第六章工业锅炉的通风阻力计算

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1、第六章工业锅炉的通风阻力计算工业锅炉的通风是指锅炉正常燃烧时.向锅炉炉股连续不断地输送燃料燃烧 所需的空气.并及时地推走燃烧产物烟气的过程。通常把向炉内输送空气称为送 风,把排出烟气称为用风。实现通风所采用的管道和设备构成锅炉房的通风系 统,工业锅炉通风阻力计算的目的就是计算通风系统的流动阻力，选择合适的通 风装置,保证锅炉安全经济的运行。”:第一步锅炉通风方式根据空气或烟气的流动动力不同，锅炉的通风方式可分为自然通风和机械通 风两种“自然通风是利用烟囱内的热烟气和外界冷空气的密度雉形成的抽力,来克服 通风系统中空气和烟气的流动阻力。由于烟气和空气的密度若有限，般仅适用 于烟气阻力不大，无尾部

2、受热面的小型锅炉，如容做在卜小以下的手烧炉 等。机械通风是借助风机所提供的压力来克服空气和烟气的流动阻力。目前采用 的通风方式有三种：负压通风、正压通风和平衡通风C(-)负压通风在锅炉烟、风系统中只装设引风机,利用引风机和烟囱一起克服烟、风道阻 力,包恬燃料层和炉排的阻力，因此沿若烟风系统流程气流均处于负压状态。如 果烟、风道阻力过大,采用此种方式会使炉膜负压过大，炉原漏风最增加.炉膛 温度降低,热损失增加，锅炉效率降低，这种通风方式只适月于烟、风阻力不大 的小型锅炉。(-)正压通风在锅炉烟、风系统中只装设送风机(也称鼓风机),利用风机的压力和烟囱 的抽力克服全部烟、风系统阻力0这种通风方式锅

3、炉的炉腔及烟道均处于正压状 态下工作，提高了燃烧强度和锅炉效率,但要求炉墙和烟道时闭严密，防止烟气 外泄，污染环境；同时，送风机输送的是干净的低温空气，风机使用寿命较长。 目前在其蚱燃油、燃气锅炉上有所应用c(三)平衡通风在弼炉烟、风系统中同时装设送风机和引风机,利用送风机的压力克服从风道入口到迸入炉腔(包括燃烧设备和 燃料层)的全部风道阻力；利用引风 机和烟囱的抽力克服从炉膛出口到烟 囱出口(包括使炉腕形成负压)的全 部烟道阻力。这种通风方式既能有效 地潮节送、引风量,满足燃烧的需 要，又使锅炉炉腌及烟道处于合理的 负压下运行，锅炉房的安全及卫生条 件较好。目前在工业银炉房中应用得 锻为普遍

4、。图61为锅炉采用平衡通 风时烟、风道的正负压分布图。第二节锅炉烟道阻力计算计算烟道阻力的顺序从炉隙开始.沿烟气流动方向，依次计算各部分阻力， 由此求得烟道的全压降，作为引风机选择的参数依据。按烟气流程的顺序,锅炉烟气系统总阻力包括炉膛负压/)、锅炉 本体阻力外、省煤器阻力.、空气预热器烟气例阻力Ap一八除尘器也力 A、烟道阻力,、烟囱阻力片即式中 E /一网炉烟气系统总阻力(Pa)o下面分述每一个阻力的计算)(1)炉腔负压4小 即炉膛出口的H空度，它由燃料的种类、炉子型式及所 采用的燃烧方式而定。机械通风时，一般取产2O-4OPa;自然通风时，取 pi = 40-80Pao炉族保持一定的负压

5、可防止烟气和火焰从炉门及缝隙处向外喷漏，但负压不 能过高,以免冷空气向炉内港透过多.降低炉温和影响铺炉效率。(2)锅炉本体阻力4%锅炉本体阻力是指烟气离开炉般后冲刷受热面管束 所产生的阻力,我数值通常由铜炉制造厂家的计算书中杳得。对于铸铁铜炉及小 型祸光纲炉，没有空气动力计算书，其本体阻力可参考去64进行估算。(3)省煤器阻力外 指烟气横向或纵向冲刷管束时产生的阻力,通常由锅 炉制造厂提供(4)空气热器烟气M阻力/一,管式空气预热器中空气在管束外面横向流动，烟气在管内流动 因此.空气预热器的烟气例H1力是由管内的摩擦阻力和 管子进出口的局部阻力组成。通常由制造厂家提供Q衰6 1锅炉本体弱/阻力

6、炉 9烟炉本体烟气用力炉 笈蝌炉本体烟气BI力小钝铁假炉40 50水火假帆合俏炉30-60卧式水管恨m60-90立代水管用炉20-40口卜式烦管情炉70-100（5）除尘器阻力丸与除尘器型式和结构有关，可根据制造厂提供的资料 确定；对于常用的旋风除尘器.阻力约为600 - 800Pa。（6）烟道阻力心 烟道的阻力“算.从钢炉尾部受淤血到除尘器的烟道阻 力按锅炉热力计算的排烟温度和排烟麻计算；从除尘器到引风机及引风机后的烟 道则按引风机处的烟气量和烟气温度计算。引风机处的烟气量按下式计算Vy=B, （Vw*AaV?）红舒62）式中匕一引风机处的烟气量（n?/h）;修一计算惬料消耗量（kg/h）;

7、Vw.尾部受热面后的排魅体积（m3/kg）;a尾部受热面后的漏风系数,对转烟道每10m长a=0.05;财钢烟 道每10m长&=0.01;对旋风除尘器Aa=0.05;对电除尘器Aa = 0.1;Vt理论空气量（mV kg）;G尾部受热面后的排烟温度（C）。烟道阻力包括烟道的摩擦阻力。肾和局部阻力小心。烟道的摩擦阻力可按下式计算煜=之苧。：万凯（&3a）式中一一烟道的摩擦阻力（Pa）；A摩擦阻力系数.对于金属管道取0.02.对于砖砌或混凝土管道 取004;I管段长度（m）;3.烟气的平均流速（m/s）;标准状态卜的加气密度，l.J4kg/m3;”烟气的平均温度（I）；dd管道当时直径（m）,圆形管

8、道,心为其直径；边长分别为明 6的矩形管道,可按式（6-3b）换算；管道截而周长为的非圆 形管道，可按式（63c）换算，d小嚼63b）d产W63c）为了简化计算，将动压力亨p制成线算图，计算时可参考相关手册。烟道的局部阻力可按下式计算心=P（6式中凡r烟道的局部阻力（Pa）;局部阻力系数.置相关手册；卬烟气流速（m/s）0（7）烟囱阻力烟囱用力包括摩擦阻力和烟囱出口阻力。烟囱的摩擦阻力按下式计算然=*堂外（&5）式中烟囱的摩擦阻力（Pa）;A烟囱的摩擦阻力系数，破烟囱或金属烟囱均取2=0.04；%烟囱的平均直径，取烟囱进出口直径的算术平均值（m）;H烟囱高度（m）;侬脚烟囱中烟气的平均潦速（m

9、/s）;p0烟囱中烟气的平均密度（kg/n?）。烟囱出口阻力可按F式计算W 造P，（6）式中5c烟囱出口阻力（Pa）;烟囱出口网力系数；叫烟囱出口处的烟气流速（m/s）;仇烟囱出口处的烟气密度（kg/n?）。烟囱阻力按下式确定(6 7)第三节锅炉风道阻力计算僻炉送风系统总阻力S 人包括燃烧设备阻力四、空气预热器空气的阻 力Apk-k和风道阻力Apfd，即=k + Apfd(6-8)(1)燃烧设备阻力取决于炉子型式和燃料层厚度等因素,对于层燃 炉，燃烧设备阻力包括炉排与燃料层阻力，宜取制造厂的测定数据为计算依据, 如无此数据,可参考下列炉排下要求的风压值来代替：往复推动炉排炉600Pa; 链条炉

10、排ROO-ICOOPa：微煤机链条炉排600P对沸腾炉，燃烧设备阻力Ap,指布风板(风帽在内)阻力和料层阻力；对 煤粉炉，燃烧设备阻力/,指按二次风计算的燃烧器阻力；对燃油燃气锅炉, 燃烧设备阻力2,指调风器的阻力。(2)空气预热器空气侧阻力Ak是指管外空气冲利管束所产生的阻力， 通常由制造厂家提供。(3)风道阻力Ph风道阻力计算与烟道阻力计算-华，是按纲炉的额定 负荷进行的。风道阻力计算时,空气流Ht按下式计算Vk=3j吸荒(6-9)式中匕空气流量(m3/h);a；炉膛出口处的过量空气系数；炉膛的漏风系数；空气预热器中空气漏入烟道的漏风系数， = 0.05;S冷空气温度(匕)。风道阻力也包括

11、摩擦阻力和局部阻力，可分别采用式(63a)和式(6-4) 进行计算.计算时只需用所有的空气参数来替代烟气的参数即可。第四0烟囱的计算一、烟囱的种类和构造烟囱按我材料不同可以分为砖烟囱、钢防混凝土烟囱和钢板烟囱三种，砖烟囱具有取材方便、造价低和使用年限较长等优点，在中小型燃炉房中得 到广泛的应用。传烟囱的高度一般不宜超过60m,适用于地震烈度为七度及以下 地区。码烟囱的缺点是如设计不当或施工质量低劣时易产生裂缝,影响通风和安全运行钢筋混凝土烟囱具有对地震的适应性强.使用年限长等优点，但需耗用较多 的钢材,造价也较高。钢筋混凝土烟囱一般适用于烟囱高度超过60m的锅炉房 或地震烈度在七度以上的地区。

12、钢板烟囱的优点是自重轻,占地少，安装快，有较好的抗震性能。但耗钢材 较多，而且易受烟气腐饨和气化锈蚀，如燃用含硫分高的燃料时，腐蚀会更严 重因此必须经常维护保养.否则会缩短使用年限。钢板烟囱一般用于燃油、 燃气锅炉和容量较小的燃煤锅炉钢板烟囱的高度不宜超过30m。烟囱的种类应根据其高度要求及使用场合的具体情况来选定。砖烟囱和钢舫混凝土烟囱的设计和施工属于土建。业的您国.以下仅就烟囱 的构造作一面要介绍。钢筋混凝土烟囱和传烟囱的筒身.一般设计成惟度为2%2.5%的18惟形， 以求筒身的稳定。为了防止高温烟气损坏烟囱内壁，筒身内壁应敷以耐火材料的 内衬，筒身与内衬之间通常留出50mm的空气隔热层。

13、筒身支撑在烟囱基础上， 烟囱底部应设清灰入孔,以便清灰和检修在烟囱底部应留比水平烟道底部低 05l.0m的枳灰坑为防止烟囱遭受雷击，阳囱外部应设避雷设施“烟囱外部还应设爬梯,供检 修烟囱.避雷设施等用钢板烟囱由多节钢板圆筒组成.筒身厚度一般为315mm。为了防止筒身 钢板受烟气腐蚀.可在烟囱内壁敷设耐热砖衬或耐酸水泥。小型铜炉的钢板烟囱 可以支撑在锅炉的烟箱上，也可支撑在屋面梁上或地血烟囱地础上.为了维持烟 囱的稳定性,要用钢丝绳来固定.钢丝绳可用三根间隔120对称布置.也可用 四根间隔90对称布置,二、烟囱高度的确定对于采用机械通风的锅炉.烟道阻力主要由风机来克服.烟囱的作用主要是 将烟尘排

14、至祐空扩散，减轻飞灰和烟气对环境的污染，使附近的环境处于允许污 染程度之下。因此，烟囱高度要根据环境P生的要求确定.应符合胡炉大气污 染物排放标准(GB13271-2OO1)的规定,其高度应根据锅炉房总容量按表62 选取。62烟囱低允许高度烟炉店总容量tAi11*22*44YI010-2020* 40MW0,7!.4-2.S2.8771414- (6-B)式中dz烟囱出口内径（m）;B,每台铜炉的计算燃料消耗星（kg/h）.对不用炉型的锅炉应分台计n利用同一烟囱的锅炉台数；V；烟囱出口处计入漏风系数的烟气量（n?/kg）；分一烟囱出口处烟气温度（C）;3c烟囱出口处烟气流速（m/s）,可按表6

15、6选用。选用潦速时，应根据锅炉房扩建的可能性选用适当数自，一股不宜上限,以 便留有一定的发展余地；烟囱出口流速在最小负荷时也不宜小于2.53m/s,以 免冷风倒灌。烟囱出口内径也可参照表6 4选取口64烟囱出口内径推荐豪烟炉总容（t/h）812162030406080烟囱出口直径4n0.80.81.01.01.21.41.72.0设计时应根据冬、夏季负荷分别计算，如冬、夏季负荷相差悬殊.则应首先 满足冬季负荷要求。烟囱进口处克径由（m）山=由+ 2汨（6-14）式中i烟囱惟度.一般为0020,025。圜形烟囱的出口直径一般不小于0.8m,以便于能工时采用内睥千架砌筑d 当出口内径较小时，可采用

16、方形或矩形，施工可采用外脚手架砌筑，钢板烟囱不 受此限。第五步 风机的选择和烟风道布置一、风机的选择当锅炉额定负荷下的烟、风道的流量和阻力确定后,即可计算所需风机的风 瞰和风压，迸行风机的选择（-）送风机的选择计算送风机的风51按下式计算(6-15)(6-16 )Vs=1JVk 10025式中 Ve送风机的风M （m3/h）:1.1 为安全起见的风量储备系数；Vk额定负荷时的空气傲（n?/h）.按式（6.9）计算: b当地大气压送风机的风压按下式计算0.1 2夕加出上组x皿孙诞“sT2 乙削 273+，b p?式中Hs送风机的风压（Pa）;1.2 为安全起见的风压储备系数； 皿风道总阻力（Pa

17、）;一冷空气温度（D;G送风机铭牌上给出的气体温度（匕）。（二）引风机的选择计算引风机的风景按下式计算匕=11匕型产（6-17）式中 匕引风机的风欧（m3/h）;%额定负荷时的烟气量（m3/h）.按式（62）计算。由于引风机产品样本上列出的风压，是以标准大气压下200匕的空气为介质 计算的，因此，实际设计条件下的风机压力要折算到风机厂家设计条件下的风 压引风机的风压按下式计算督舞守叫（6-18 ）式中Pyi引风机的风压（PQ；、为一烟道总阻力（Pa）;$,一烟囱产生的抽力（Pa）;加排烟温度（匕）；ty引风机铭牌上给出的温度（C ）。（三）风机所需电动机的功率计算风机所需功率按下式计算YpN

18、=3 （6-19）3600xKpx%和式中N风机所需功率（kW）；V风机风量（m3/h）；P风机风压（Pa）;71风机在全压下的效率，一般风机为0.60.7,高效风机可达0.9;力-传动效率.当风机与电动机直联时，力=1.0;当风机与电动机用 连轴器连接时，7c = 0.95-0.98;用三角带传动时，%=0.9 0.95;用平借传动时，9c = 0.85c电动机功率Nd （kW）按下式计算M 今（620）式中%电动机效率，一般为09;K电动机V：备系数，按表65选用。*6-5贮备系数K电动机功率4W匕备系数K皮带传动同一转动箝或取输莽以接5.01.11.10（四）风机的选择原则选择风机时,应

19、使风机常年运行中处于较高的效率范用；还必须考虑当地气 压和介质温度对风机特性的修正，介质温度不能超过风机的允许工作温度；尽量 选择效率高、转速低、寿命长、噪声小、价格低、高效率工作区他闱宽的风机. 有条件时.以选择调速风机为宜。风机的调节装置应设置在风机进口处.当两台风机并列运行时,每台风机出口管上也应设关闭用的M门，以便检修一台风机时.不影响锅炉的运行。调节装 置一般常用的有闸板、转动挡板和导向器三种闸板和转动挡板构造筒单，但阻 力较大，等向器阻力较小，较大容量的风机常采用。二、烟、风管道布置（-）烟、风管道布置要点烟、风管道布置力求气宙性好、平直畅通、附件少和19力小。水平烟道要敷设使烟气

20、抬头走的坡度.避免逆坡.通向烟囱的水平总烟道一 般采用3%以上的坡度。烟、风管道尽段采用地上敷设,检修方便，修建费用降低，布置时应不妨碍 操作和通行；当必须采用地下敷设时，烟、风管道应高于地下水位，并考虑防水 及排水措箍。为便于清灰，减少锅炉房面积.总烟道应布置在室外0几台辆炉共用一个烟道或烟囱时，宜使每台锅炉的通风阻力均衡；应考虑烟 道和热风道的热膨胀；应设置必要的测点，并满足测试仪表及测点的技术要求。（-）烟、风管道截面面积确定烟、风管道的截面面积是按锅炉额定负荷计算的，可按下式计算 丘嬴621）式中F管道的截面积（it?）；V空气量或烟气晟（m3/h）;3空气或烟气选用流速（m/s）,可

21、按表64选用。66烟道、风道及燧囱出口处流速（单位：m/s）烟道或a员利“Kill烟道或格风道自然通风娟囱出口机械通风烟囱出口小伊傅全负荷量小负荷全负荷黄砌或设tUil486-82.5*36-104510-20金属管道10T5107s较短的烟、风管道可按所连接设备的进出口断面确定尺寸。空气流景按式（69）计算。烟气流量可按引风机处的烟气温度，用式（62）计算。烟、风管道哉面面积确定之后,可根据确定的断面形伏计算出几何尺寸。对圆形管道，其直径为D=7fc622）对矩形管道，其面积为F=HB = flJx宽（&23）管道截面面积确定后应核算实际流速。思考题61简述铜炉房通风系统的作用及其常用通风方式。S2帆炉房烟囱1ft度如何曲定？&3风、塘道的阻力怎样计算？64烟囱的出口直径欠样定？6-5如何确定送、引风机的旗和乐力？如何送押风机?