廢熱鍋爐水循環(huán)設(shè)計(jì)計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)鍋爐、燃?xì)忮仩t設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及廢熱鍋爐水循環(huán)設(shè)計(jì)計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外使用的廢熱鍋爐，蒸汽壓力在16MPa以下的通常都選用自然循環(huán)形式，因自然循環(huán)形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用安全可靠；自然循環(huán)鍋爐是依靠下降管和上升管內(nèi)介質(zhì)(水和汽水混合物)的密度差而形成循環(huán)流動(dòng)的。密度差越大，循環(huán)流動(dòng)的工況越好。水循環(huán)雖然對(duì)廢熱鍋爐系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效率影響不是很大，但對(duì)廢熱鍋爐的安全運(yùn)行，穩(wěn)定操作，延長(zhǎng)使用壽命有著重要意義。如果水循環(huán)的流動(dòng)工況不好，很容易造成爐管過(guò)燒引起爆管事故。因此，在鍋爐設(shè)計(jì)過(guò)程中必須對(duì)鍋爐進(jìn)行水循環(huán)計(jì)算。
[0003]目前，我國(guó)大多數(shù)廢熱鍋爐水循環(huán)計(jì)算方法采用近似的方法進(jìn)行計(jì)算，即將系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，手工計(jì)算出流動(dòng)壓頭后，將整個(gè)蒸發(fā)量近似均分到每個(gè)上升、下降管，即每根上升、下降管的流量相同，再進(jìn)行阻力計(jì)算，最后得出平均循環(huán)倍率，然后將上升管、下降管布局進(jìn)行均布。這種計(jì)算方法容易導(dǎo)致大蒸發(fā)空間由于蒸發(fā)速率過(guò)快而鍋爐給水不及，造成爐管過(guò)燒爆管的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種設(shè)計(jì)合理的廢熱鍋爐水循環(huán)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，可有效解決大蒸發(fā)空間由于蒸發(fā)速率過(guò)快而鍋爐給水不及，造成爐管過(guò)燒爆管的情況。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:它的計(jì)算步驟如下:
一:整理項(xiàng)目信息:尋找廢熱鍋爐運(yùn)行條件，通過(guò)計(jì)算求得水循環(huán)計(jì)算中所需的廢熱鍋爐規(guī)格、汽包規(guī)格、工作壓力、產(chǎn)氣量和流動(dòng)壓頭垂直高度等；并將相關(guān)參數(shù)輸入到Excel表格中；
二:對(duì)廢熱鍋爐蒸發(fā)空間按蒸發(fā)量進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對(duì)每個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算；
三:假定未知的量:如上升管和下降管的內(nèi)徑、數(shù)量、長(zhǎng)度、布置形式和循環(huán)倍率；并將相關(guān)參數(shù)輸入到Excel表格中；
四:分別按假定的三個(gè)循環(huán)倍率計(jì)算下降管的總阻力:下降管的總阻力主要包括沿程阻力和局部阻力兩部分，計(jì)算下降管的總阻力就是求解沿程阻力和局部阻力；
五:分別按假定的三個(gè)循環(huán)倍率計(jì)算上升管的總阻力:上升管總阻力不僅包括沿程阻力和局部阻力，還包括提升段的阻力和汽包內(nèi)分離裝置的阻力，故欲求解上升管總阻力，必須求解沿程阻力、局部阻力、提升段的阻力和汽包內(nèi)分離裝置的阻力；
六:計(jì)算回路有效壓頭:回路有效壓頭是回路流動(dòng)壓頭和上升管總阻力的差值。由于上升管總阻力已在步驟四中求得，故在步驟五中只需求解回路流動(dòng)壓頭即可；
七:繪制水力工作特性曲線，確定循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)。按計(jì)算結(jié)果繪制以循環(huán)倍率為橫坐標(biāo)，阻力為縱坐標(biāo)的兩條水力工作特性曲線。根據(jù)自然循環(huán)廢熱鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)原理可知水力工作特性曲線中下降管總阻力曲線和回路的有效壓頭曲線的交點(diǎn)處，即為自然循環(huán)系統(tǒng)流動(dòng)壓頭和阻力平衡點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的工作原理:它利用Excel辦公軟件對(duì)自然循環(huán)廢熱鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)的水動(dòng)力學(xué)進(jìn)行計(jì)算，按蒸發(fā)量大小對(duì)廢熱鍋爐蒸發(fā)段進(jìn)行網(wǎng)格劃分，可形象的繪制每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)水力特性工作曲線，確保每段(特別是高蒸發(fā)強(qiáng)度段)水循環(huán)安全可靠，基于自然循環(huán)基本原理是尋找合適的流動(dòng)壓頭和阻力平衡點(diǎn)，可根據(jù)計(jì)算結(jié)果合理布置廢熱鍋爐上升、下降管的布局、規(guī)格及數(shù)量，還可有效檢驗(yàn)在用廢熱鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)在負(fù)荷波動(dòng)情況下，存在的水循環(huán)問(wèn)題和尋找合適的解決辦法；利用Excel辦公軟件的特征，改變一個(gè)已知量，所有與該已知量相關(guān)的待求量的值都可發(fā)生變化，同時(shí)水力特性工作曲線也發(fā)生變化，此方法解決了手工計(jì)算方法中大量的迭代運(yùn)算過(guò)程，提高了計(jì)算效率，另外可使計(jì)算結(jié)果與圖形完美結(jié)合，使計(jì)算結(jié)果一目了然。
[0007]本發(fā)明不僅適用于內(nèi)部沒(méi)有折流板或其他較大阻力元件的廢熱鍋爐還適用于內(nèi)部有較大阻力元件的廢熱鍋爐，當(dāng)廢熱鍋爐內(nèi)部有較大阻力元件時(shí)，可以根據(jù)不同阻力元件的結(jié)構(gòu)型式和布局方式，仿真模擬阻力系數(shù)，確定系統(tǒng)阻力。
[0008]本發(fā)明有益效果為:
1、解決了人工計(jì)算過(guò)程大量的迭代重新計(jì)算的問(wèn)題，增加了工作效率；
2、解決了以往近似計(jì)算引起的水循環(huán)系統(tǒng)故障，特別是大蒸發(fā)強(qiáng)度空間由于鍋爐給水不及造成的爐管過(guò)燒爆管現(xiàn)象；
3、計(jì)算結(jié)果圖表顯示，簡(jiǎn)單明了；
4、可在工業(yè)鍋爐、燃?xì)忮仩t等推廣應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0009]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0010]圖1是本發(fā)明的水力工作特性曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0012]參看圖1所示，本【具體實(shí)施方式】采用的技術(shù)方案是:它的計(jì)算步驟如下:
一:整理項(xiàng)目信息:尋找廢熱鍋爐運(yùn)行條件，通過(guò)計(jì)算求得水循環(huán)計(jì)算中所需的廢熱鍋爐規(guī)格、汽包規(guī)格、工作壓力、產(chǎn)氣量和流動(dòng)壓頭垂直高度等；并將相關(guān)參數(shù)輸入到Excel表格中；
二:對(duì)廢熱鍋爐蒸發(fā)空間按蒸發(fā)量的大小進(jìn)行網(wǎng)格劃分，可將蒸發(fā)空間按蒸發(fā)量劃分為若干段，每段分別計(jì)算不同工況下回路的有效壓頭APg和下降管阻力ΔΡΧ。
[0013]三:假定未知的量:如上升管和下降管的內(nèi)徑、數(shù)量、長(zhǎng)度、布置形式和循環(huán)倍率；并將相關(guān)參數(shù)輸入到Excel表格中； 四:分別按假定的三個(gè)循環(huán)倍率計(jì)算下降管的總阻力:下降管的總阻力主要包括沿程阻力和局部阻力兩部分，計(jì)算下降管的總阻力就是求解沿程阻力和局部阻力；
五:分別按假定的三個(gè)循環(huán)倍率計(jì)算上升管的總阻力:上升管總阻力不僅包括沿程阻力和局部阻力，還包括提升段的阻力和汽包內(nèi)分離裝置的阻力，故欲求解上升管總阻力，必須求解沿程阻力、局部阻力、提升段的阻力和汽包內(nèi)分離裝置的阻力；
六:計(jì)算回路有效壓頭:回路有效壓頭是回路流動(dòng)壓頭和上升管總阻力的差值。由于上升管總阻力已在步驟四中求得，故在步驟五中只需求解回路流動(dòng)壓頭即可；
七:繪制水力工作特性曲線，確定循環(huán)系統(tǒng)參數(shù):按照計(jì)算結(jié)果繪制以循環(huán)倍率K為橫坐標(biāo)、下降管總阻力APx和回路的有效壓頭APg為縱坐標(biāo)的兩條水力工作特性曲線，分別為!(-△匕曲線和K-APg曲線，根據(jù)自然循環(huán)廢熱鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)原理，兩曲線相交于一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)代表了此循環(huán)倍率下，系統(tǒng)的流動(dòng)壓頭和系統(tǒng)阻力達(dá)到平衡點(diǎn)，水循環(huán)系統(tǒng)可安全有效的運(yùn)行。
[0014]本【具體實(shí)施方式】的工作原理:它利用Excel辦公軟件對(duì)自然循環(huán)廢熱鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)的水動(dòng)力學(xué)進(jìn)行計(jì)算，按蒸發(fā)量大小對(duì)廢熱鍋爐蒸發(fā)段進(jìn)行網(wǎng)格劃分，可形象的繪制每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)水力特性工作曲線，確保每段(特別是高蒸發(fā)強(qiáng)度段)水循環(huán)安全可靠，基于自然循環(huán)基本原理是尋找合適的流動(dòng)壓頭和阻力平衡點(diǎn)，可根據(jù)計(jì)算結(jié)果合理布置廢熱鍋爐上升、下降管的布局、規(guī)格及數(shù)量，還可有效檢驗(yàn)在用廢熱鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)在負(fù)荷波動(dòng)情況下存在的水循環(huán)問(wèn)題和尋找合適的解決辦法；利用Excel辦公軟件的特征，改變一個(gè)已知量，所有與該已知量相關(guān)的待求量的值都可發(fā)生變化，同時(shí)水力特性工作曲線也發(fā)生變化，此方法解決了手工計(jì)算方法中大量的迭代運(yùn)算過(guò)程，提高了計(jì)算效率，另外可使計(jì)算結(jié)果與圖形完美結(jié)合，使計(jì)算結(jié)果一目了然。
[0015]本【具體實(shí)施方式】的有益效果:可有效解決大蒸發(fā)空間由于蒸發(fā)速率過(guò)快而鍋爐給水不及，造成爐管過(guò)燒爆管的情況。
[0016]以上所述，僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.廢熱鍋爐水循環(huán)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，其特征在于:它的計(jì)算步驟如下: (一):整理項(xiàng)目信息:尋找廢熱鍋爐運(yùn)行條件，通過(guò)計(jì)算求得水循環(huán)計(jì)算中所需的廢熱鍋爐規(guī)格、汽包規(guī)格、工作壓力、產(chǎn)氣量和流動(dòng)壓頭垂直高度等；并將相關(guān)參數(shù)輸入到Excel表格中； (二):對(duì)廢熱鍋爐蒸發(fā)空間按蒸發(fā)量進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對(duì)每個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算； (三):假定未知的量:如上升管和下降管的內(nèi)徑、數(shù)量、長(zhǎng)度、布置形式和循環(huán)倍率；并將相關(guān)參數(shù)輸入到Excel表格中； (四):分別按假定的三個(gè)循環(huán)倍率計(jì)算下降管的總阻力:下降管的總阻力主要包括沿程阻力和局部阻力兩部分，計(jì)算下降管的總阻力就是求解沿程阻力和局部阻力； (五):分別按假定的三個(gè)循環(huán)倍率計(jì)算上升管的總阻力:上升管總阻力不僅包括沿程阻力和局部阻力，還包括提升段的阻力和汽包內(nèi)分離裝置的阻力，故欲求解上升管總阻力，必須求解沿程阻力、局部阻力、提升段的阻力和汽包內(nèi)分離裝置的阻力； (六):計(jì)算回路有效壓頭:回路有效壓頭是回路流動(dòng)壓頭和上升管總阻力的差值，由于上升管總阻力已在步驟四中求得，故在步驟五中只需求解回路流動(dòng)壓頭即可； (七):繪制水力工作特性曲線，確定循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)，按計(jì)算結(jié)果繪制以循環(huán)倍率為橫坐標(biāo)，阻力為縱坐標(biāo)的兩條水力工作特性曲線，根據(jù)自然循環(huán)廢熱鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)原理，可知水力工作特性曲線中下降管總阻力曲線和回路的有效壓頭曲線的交點(diǎn)處，即為自然循環(huán)系統(tǒng)流動(dòng)壓頭和阻力平衡點(diǎn)。
【專利摘要】廢熱鍋爐水循環(huán)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，本發(fā)明涉及工業(yè)鍋爐、燃?xì)忮仩t設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，它的計(jì)算步驟如下：一：整理項(xiàng)目信息；二：對(duì)廢熱鍋爐蒸發(fā)空間按蒸發(fā)量進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對(duì)每個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算；三：假定未知的量：如上升管和下降管的內(nèi)徑、數(shù)量、長(zhǎng)度、布置形式和循環(huán)倍率；并將相關(guān)參數(shù)輸入到Excel表格中；四：分別按假定的三個(gè)循環(huán)倍率計(jì)算下降管的總阻力；五：分別按假定的三個(gè)循環(huán)倍率計(jì)算上升管的總阻力；六：計(jì)算回路有效壓頭；七：繪制水力工作特性曲線，確定循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)。可有效解決大蒸發(fā)空間由于蒸發(fā)速率過(guò)快而鍋爐給水不及，造成爐管過(guò)燒爆管的情況。
【IPC分類】F22B35/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105066095
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510447189
【發(fā)明人】余偉邦, 金宇, 李勇
【申請(qǐng)人】甘肅邦眾工程技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月27日