热水锅炉手册－设计、结构、强度与运行（林宗虎等编着）.pdf

①Nm*为标准立方米

来暖系统市需装置大量的疏水器、减压阀、凝结水泵等设备）、便于维修、安全事故少等一系 列优点。因而提倡用热水采暖，为此需将燕汽采暖锅炉改装为热水锅炉，以节约能耗。 一、蒸汽锅炉改为热水锅炉应注意的尚题 （一）改为自然循环热水锅炉时应注意的问题 众所周知，自然循环热水锅炉是依靠循环回路中水的温度不同所形成的重度差进行循环 的，閃此在进行锅炉改装时，首先要考虑改成热水锅炉后水循环的可靠性。为此必须注意下 列各方面。 1）在上锅筒内装设隔板，把锅水分成热水区和冷水区，系统回水必须进人冷水区，送往 热用户的热水应由热水区引出。与此同附，将原蒸汽锅炉的锅内汽水分离装置拆除。 2）改装成热水锅炉后，必须对锅炉水循环的安全可靠性进行校核，即由水的重度差”生 的自然循环流动压头是否能克服回路阻力，并应有足够的循环水量通过管路，保证受热面的 冷却。 3）改装时锅简内应增设配水装置，防止回水进人热水引出管，并保证回水送至下降管附 ，便下降管人问有最低的水温。 4）蒸汽锅炉改为热水锅炉时，排污系统必须保留，以便在热水锅炉运行过程中定期排污。 ）于热本锅炉的水量大，圈面原蒸汽引出管及给水引人管在改为热水引出管和间水弓 人管时，必须根据热水锅炉对上述管路中水速的规定加大管径。 的）对于装设省续器的锅炉，为避免省煤器工质流动阻力过大，需将省煤器并联或增丽旁 管。 二）改为强脚循环热水锅炉时应注意的问题 蒸汽锅炉改为强翻罐环热水锅炉时，.系统回水送至下锅筒，或分别送到下锅简和水冷繁 下集箱，热水由上锅筒引出。改装后锅炉受热面由许多并联管组组成。 改装时应注意下列间题： 1）应尽量减少各齐联受热管组的热偏差，为此进人锅炉的系统回水应来取调节分配。对 于一般低温热水锅炉，热水流大，可采用自然分配方式，亦即进人各并联管组的水量悬银 概各管组的受热情况和管路阻力的大小自然分配。自然分配虽然结构简单，但锅炉运行的安 全可靠性较差，对于高温热水锅炉，相对水量较少，不宣采用自然分配方式，面应采用门 调节分配，根据受热管组热负荷的大小，供给相应的循环水量，以保证各并联间路出口水温 相差不大。此时，可使各画路出口水温偏差控制在10℃以内。 2）改装后的热水锅炉受热管内必须保持一定的水流速度，以保证受热管的冷却，防止氧 魔腐蚀和水中突巅的沉积。对于下行变热管要应保持足够的本速。 3）改装后，应尽量减少水在锅内的停滞区，特别是在锅簡的端部，否则易造成氧璃德， 为能及时排除水中析出的气体，应在锅炉各回路的最高点设暨排气阀。 4）改装成强制循环热水锅炉时，应设有防止突然停电、停泵时引起锅水汽化的措施。 二、蒸汽锅炉改为热水锅炉示例 1.双锅简横置式SHL型蒸汽锅炉改为热水锅炉 SHI.型锅炉是一种应用很广泛的双锅简横置式链条炉排水管蒸汽锅炉，其容最从4t/h到 20t/h。锅炉炉睦凸设有水冷壁，在上下锅筒间布置锅炉管束。烟气从炉膛后部烟窗经凝渣 警、锅炉管束、省煤器和空气预热器出锅炉本体，再经除尘器、引风、烟窗排人大气。

竣工资料二、蒸汽锅炉改为热水锅炉示例

第三章热水锅炉热力计算

热水锅炉热力计算按照计算目的的不同可分为设计计算和校核计算。设计计算是在锅炉 额定负荷下进行的，即锅炉各部件尺寸是按额定负荷设计的。设计计算时需事先知道热水锅 炉额定参数：供热量、出口供水温度、出口供水压力和进口回永温度等，还需已知锅炉的循 环方式、燃烧方式、燃料特性数据、燃烧设备型式及其有关数据，以及该热水锅炉安装地区 的地质、地震和气象资料等。设计计算的任务是计算确定在额定参数下热水锅炉各受热面的 结构特性和传热面积。校核计算则是对于现有的热水锅炉（即锅炉各受热面结构特性和传热 面积、循环方式等均为确定的），当锅炉燃用燃料或供热负荷，以及回水温度等发生变化或 改变个锅炉部件时，通过热力计算查明其热工特性的变化，即确定各个受热面进、出目处 水湿、烟混和空气温度的值，和确定锅炉热效率及燃料消耗量等。显然，校核计算可以得到 非设计「况下锅炉运行的经济指标，预测锅炉运行的性能，和了解锅炉结构参数改变带来的 影响等。对于新设计锅炉进行非额定负荷下热工特性的计算也属于校核计算。 从上可知，设计计算和校核计算之间的差别仅在于原始数据和未知项目的不同，而计算 方法所依据的热工原理、公式和图表等都是一样的。 在设计计算时，为了计算上的方便，往往可采用校核计算的方法。既先布置好锅炉各受 热面的结构尺寸，传热面积，然后用校核计算方法校验各个受热面的布置是否合理与正确。 如计算结果表明布置不合理时，可修改布置，再重新计算。 从计算方法看，整台锅炉的校核计算比设计计算繁，常需采用逐步趋近的方法。以下， 将以设计计算为主，介绍热计算方法。锅炉设计时热力计算顺序为： 1）原始数据（锅炉基本参数、燃料分析数据等）的取得，.锅炉基本数据（锅炉排烟温度 ，和热空气温度等）的选择，锅炉热力系统循环方式和整体布置型式的选择， 2）燃料燃烧计算（计算燃烧所需空气量、燃烧产生的烟气量，以及其焰值） 3）热平衡计算，确定各项热摄失，计算锅炉效率和燃料消耗量， 4）锅炉炉膛热力计算： 5）凝渣管束热力计算， 6）对流管束或对流受热面热力计算： 7）省煤器热力计算， 8）空气预热器热力计算， 9）热量平衡校验： 10）编制热工特性总表。 自然循环热水锅炉或强制循环热水锅炉的计算程序大致相同。通常热功率较小的热水 锅炉不布置空气预热器，而热功率较大的燃煤热水锅炉常有空气预热器，且可能布置在省煤

器或未级对流管束之前，因此计算顺序并不按上述之序。总之，应根据该热水锅炉受热面具 体布置情况而定其计算顺序。 在进行校核计算时，需预先估计排烟温度和热空气温度，然后进行热平衡．炉膛传热等 各项计算。如计算得到的排烟温鹿和预先估计值相差不超过土10亡，计算得到的热空气温度 与预先估计值相差不超过士40七，则可认为计算合格，并以计算得到的温度为结果，重新作 热平衡计算，校准排烟损失、锅炉效率和燃料消耗量。如计算结果和预先估计值相差超过上 述规定，要重新假定排烟温度和热空气温度，重复计算，直到满足要求为止。如前后两次计 算中，由于排烟温度不同引起的计算燃料消耗摄的变动不超过土2%，则在进行后一次计算 时，各个对流受热面的传热系数可以不重算，只需校准温度、温压及吸热量。预先估计的热 空气温度允许有较大的计算偏差，是因为误差为士40时，炉瞪出口烟温的变化不会超过 土10七，而对后继对流受热面的影啊更小。 热力计算结束前，应按下式确定锅炉热平衡的计算误差： 对于层燃热水锅炉和煤粉燃烧热水锅炉

对干沸腰燃烧热水锅炉

Q=Q(Q+Q+Qm+Q1 100

目前在我国锅炉行业中，小热功率热水锅炉（<25MW）的热力计算多按照《层状燃烧 腾燃烧工业锅炉热力计算方法》（B/DQ1060—82）进行计算，而大热功率室燃热水锅 用多按照原苏联制定的锅炉机组热力计算标准方法进行计算。故在本章中将分别介绍这两 法，

锅炉炉膛内的换热过程很复杂。燃料的燃烧和炉内换热同时进行的，在火焰流向炉 邢口过魏中火格温度发生脚察变化，灭焰中辐射成分也有变化，所以洛火焰长度其黑度并非

它亦称为水冷程度。大容量锅炉的水冷程度很高，常在098左右。 2：污染系数 水冷壁管被灰垢所覆盖，使换热表面黑度减小、温度升高，面使水冷壁吸热能力减少 系数。其意义可表示为

水冷璧管表面黑度为，！，表面无灰垢时的吸热量 污染系数与燃料种类、燃烧方式和水冷壁型式有关。表32系建立在试验数据基础上的推荐 值。对于液态除渣炉中覆盖耐火涂料部分水冷壁的按下式计算

式中—渣熔点（℃），ts=灰分熔点一50℃，

：为灰垢所覆盖的水冷壁管的吸热量与火焰有效辐射的比值称为热有效系数，

没有水冷壁区段的=0。 四、炉瞪的几何计算 1．炉膜容积计算

有水冷壁区段的少=0

0 273 甲BVC. +！

探热系数，甲=！— +

鼎尔慈曼推则按下式计

考念燃烧对炉内换热计算影响的参数M应根据燃烧方式和燃料种类等因素去计算。对引 室众参数M取决于沿炉高火焰最高温度点所处的相对位置。

一从冷灰斗一或水平炉底起等的火焰最高温度点的对位置，它等于最高温 度点高度与炉膛高的比值；

当燃烧器布置在炉顶、烟气从下部引出时×=0.25～0.30，对于风力抛煤机等薄层燃 烧火床炉×mx=0，链条炉及固定炉排火床炉m=014。 燃料在护内有效放热量按下式计

式中Q.—每kg燃料送人炉的可用热量（kJ/kg)， Q—每kg燃料所需空气带入炉膛的热量（kJ/kg) Q—一外加热源加热空气的热量（kJ/kg)。 其中O.按下式让筐

公路标准规范范本燃尽室系统黑度按下式计算

ar" ap 于x, a

式中，T一烟气有效平均温度（K）。

0".=0.5Bol a Bo

该式适用于颗粒平均粒径d=1.0~3.0mm，p=1500~2200kg/m的条件。 2.根据乳化团传热机理的对流放热系数

一气泡贴壁所占的时间份额纸箱标准，按下式计年

wisl 0.1948 Wi f,=0.08553 gd

式中A是乳化团有效导热系数【W/（m·K)}，按下式计算 2,=A*+360dWP,C, 武中*是基本导热系数【W/m·K）]，按下式计算