【常压热水锅炉容量及热效率设计问题浅析】常压热水锅炉标准

时间：2019-04-11 03:30:32　来源：雅意学习网本文已影响人

　　天水春成锅炉有限公司，甘肃天水 741018　　摘要针对常压热水锅炉在较大面积的供热工程中，存在的出力达不到设计参数，出水温度过低，设计制造中热力计算依据不足等问题，对其原因提出了分析意见，介绍了立式常压热水锅炉的几种型式，对锅炉容量热效率设计中的重点项目，炉膛，受热面布置提出设计要求，及应用计算公式。
　　关键词问题及分析；热力计算；炉膛炉排；热负荷；热效率
　　中图分类号TK22 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）70-0067-02
　　1问题的提出
　　常压热水锅炉在我国锅炉制造行业占有一定的比重，因其具有制造工艺简单，成本低，安装使用占地面积少，易于操作管理。特别是开式结构，无压运行，不存在汽水超压发生爆炸的危险等诸多优势，在洗浴饮水，供热领域得到广泛应用。
　　在供热工程运用中，采暖面积从几百m2到几千m2甚至达到几万m2。在工程实际中较大面积的供热项目一般出现问题比较多，发生投诉及纠纷的主要问题是锅炉出力达不到设计参数，出水温度过低满足不了采暖需求，此类问题在立式锅炉结构的炉型上尤为突出。
　　2 主要问题分析
　　JB/T7985-2002《小型锅炉和常压热水锅炉技术条件》中对锅炉容量的规定为“常压热水锅炉的额定热功率不应小于0.05mW，且不应大于2.8mW，额定出水温度不宜大于85℃”这一规定充分考虑了常压锅炉的结构性能及设计范畴。锅炉容量不能超出限定值，常压立式锅炉的燃烧机构均为固定炉排手烧炉，由于炉膛大，在实际运行中炉膛的燃烧工况，根本满足不了大容量热力所需的理论参数。最重要的是炉胆体受热面热量的传递转换过程难以充分实现。热效率达不到设计值，导致锅炉出力严重不足。
　　3 立式常压热水锅炉的结构型式
　　目前在小，中型常压锅炉结构设计上外形以“炮弹式”居多，也有方形结构，设计型式具有代表性的有下述几类：
　　1）立式双层炉排反烧式（上为水冷炉排，下为固定炉排）。炉胆体为横水管结构；
　　2）立式单炉膛正烧式横水管结构；
　　3）立式方形正烧式炉膛，受热面为上，下烟室火管型结构；
　　4）也有在受热面布置上采用水管，火管结合式结构的。
　　4 锅炉容量热效率设计计算中存在的问题
　　在常压热水锅炉的设计制造中，对锅炉的两个重要参数；额定热功率（容量），热效率的标定缺少计算依据。有的采用类比法来确定锅炉的容量，比如；一台标定为0.16mW的热水锅炉，外径φ1 000mm，高度2 800mm左右，按直径每增加100mm锅炉容量相应增大0.08mW（出水量一个吨位），以此类推标定参数。锅炉容量愈大，直径愈大，较大容量的锅炉燃烧室布置过大又易造成燃烧死角，手工加煤投送费力，出灰渣困难，必然造成燃烧工况不良，炉膛出口温度降低，受热面有效吸热减弱，导致热力指数大打折扣。
　　不少制造方对常压锅炉的热效率标定过高，铭牌或产品样本上标为80%以上，甚至有的高达90%几，殊不知承压工业锅炉热效率达80%以上已不容易，合理的参数是通过必须的热力计算数据和校核获得的，这是保证锅炉容量，热效率参数是否合理的重要工作。否则，没有依据的标定会给用户的使用选型带来误导，在采暖工程中因锅炉标定供热量，满足不了实际采暖负荷而发生矛盾，造成经济损失。
　　5热力计算基本方法步骤
　　小型锅炉和常压锅炉的热力计算重点仍是受热面，虽然没有工业锅炉计算所需各类参数的繁杂程度，但计算方法和程序还是一样的。
　　1）确定锅炉基本参数（即原始数据），锅炉容量，燃料种类，给水温度，压力值参数，选定热效率；
　　2）确定锅炉各部件的受热面面积和主要结构尺寸，对立式常压锅炉主要是炉膛辐射面，炉胆体布置的受热面；
　　3）根据燃料性质，燃烧方式，锅炉构造进行空气平衡计算；
　　4）根据受热面进，出口过量空气系数，进行理论空气量，烟气量计算并编制烟气性质表和焓温表；
　　5）设定排烟温度，进行热平衡计算，确定各项热损失，计算出锅炉热效率，燃料消耗量等。立式锅炉排烟温度取值不应大于250℃。
　　6 常压热水锅炉容量热效率设计计算的重点
　　1）炉膛的设计布置，从燃烧燃料产生热量的功率来看，则锅炉的容量大致与炉膛体积成比例，为了满足传热，容量愈大，炉膛容积也要相应变化。在锅炉炉膛燃烧过程中，最能集中表征燃烧反应状况的热力特性参数是炉膛容积热负荷（qV），炉排面积热负荷（qR）。
　　炉膛是锅炉的燃烧空间和辐射受热的传热面，也是锅炉中尺寸较大，工作最重要的部位，炉膛设计布置应满足燃烧，传热和工作安全的要求，基本要求为；合理布置燃烧室，结构紧凑，便于制造检修，确保足够的燃烧空间，以便燃料着火迅速，燃烧完全，各壁面热负荷均匀。出口烟温合适，防止炉胆内对流受热面结渣。
　　2）炉膛容积热负荷qV
　　qV代表锅炉炉膛体积内燃烧放热的热功率大小，按下式计算：
　　qV==·kw/m3
　　式中：Q-单位时间内燃料燃烧的放热量（放热功率）kJ/kg或kw；
　　B-单位时间内燃料消耗量kg/s或m3/s（气体）；
　　Qnet.Var-代表燃料的收到基低位发热量，kJ/kg或kJ/ m3；
　　V-供燃料燃烧的炉膛体积m3。
　　炉膛容积热负荷（qV）是锅炉炉膛设计和运行中最重要的热力特征参数之一，特别对于常压锅炉的手烧炉膛结构尤为重要。
　　3）炉排面积热负荷qR
　　qR是指单位炉排面积上燃烧放热的热功率，又称可见炉排放热量。
　　qR==·kw/m3
　　式中：R-供煤燃烧的炉排有效面积m2；
　　qR是固定炉排燃烧面积（R）最主要热力特性参数，也是唯一的特征参数，设计中根据经验性的统计值qR计算出R。
　　4）固定炉排手烧炉的热力特性(可供设计参数选用)

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