循環(huán)流化床鍋爐爐膛輻射傳熱系數(shù)的計(jì)算方法

1、本文摘自1995年《電站系統(tǒng)工程》第11卷第2期循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)輻射換熱計(jì)算方法探討湖北省燃燒工程學(xué)會(huì)田正渠對(duì)比了兩種循環(huán)流化床(CFB)鍋爐爐膛內(nèi)求取輻射換熱系數(shù)的方法；計(jì)算表明：爐內(nèi)稀相區(qū)輻射換熱系數(shù)占總傳熱系數(shù)的65%左右。下面只摘了第二種方法也就是最簡(jiǎn)便的計(jì)算CFB鍋爐爐膛內(nèi)輻射換熱系數(shù)方法。床層有效黑度法床層有效黑度法俄學(xué)者勃洛東尼教授等提出，正確計(jì)算CFB爐內(nèi)輻射換熱系數(shù)的問(wèn)題，可歸結(jié)為求取流化床層的輻射有效黑度a，然后

2、按輻射熱計(jì)算公式來(lái)求得輻射換熱系數(shù)αt，即αt=a(T∞2Tw2)(T∞Tw)式中：T∞為床層核心層溫度，K；Tw為爐內(nèi)壁面溫度，K。對(duì)于流化床爐膛a=σ[(1εw)＋(1εe)－1]；對(duì)于循環(huán)流化床爐膛a=σ[(1εw)＋(1εb)－1]。式中：σ——斯蒂芬波爾茲曼常數(shù)，σ=5.67108，W(m2K4)。εw——爐膛壁面黑度，在前蘇聯(lián)BTTI9HIIH熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法中(1973年)取其為常量，即εw=0.75或0.8；εb——為床

3、層等溫黑度；εe——為床層有效黑度。關(guān)于εb與εe關(guān)系式如下：εeεb=A(1－A)(TwT∞)^4；當(dāng)(TwT∞)≤1時(shí)，εb=εs^0.4。其中εs為床層顆粒物料黑度(可據(jù)工作溫度查有關(guān)手冊(cè))；A為反映床層等溫性的參數(shù)，A=1－exp(－0.16Ar^0.26)，Ar≥122這里Ar由床層溫度T∞算出。當(dāng)Ar≥10^5，等溫性參數(shù)A≈1，且εe≈εb，這時(shí)對(duì)應(yīng)于充分摻混的等溫床層。對(duì)于快速循環(huán)流化床爐膛的稀相區(qū)，實(shí)為一空隙度很大的物

4、料彌散系統(tǒng)，可允許使用εb=εs^0.31式作計(jì)算?！才e例]援引文[1]中74頁(yè)例題CFB爐在床溫850℃及流化速度6米秒下運(yùn)行。床砂粒200微米，膜式壁溫360℃，在給出了一系列的物性和熱工參數(shù)條件下，問(wèn)求總傳熱系數(shù)。解題：壁溫Tw=360＋273=633K；T∞=850＋273=1123K，則(TwT∞)≤1。取εs=0.85，則εe=(0.85)^0.31=0.95，即a=5.67108[(10.85)＋(10.95)－1]=4.

5、61108，則輻射換熱系數(shù)αt=a(T∞2Tw2)(T∞Tw)=4.61108(112326332)(1123633)=134.6W(m2K)可見(jiàn)，所得結(jié)果幾乎完全與(1)法求得的輻射換熱系數(shù)hr=134.5Wm2K相等。但是用(2)法卻簡(jiǎn)便得多。從這個(gè)示例看出：2.1法和2.2法在求取輻射換熱系數(shù)時(shí)，雖然理論基礎(chǔ)并不全同，但結(jié)果卻是很相近的?？梢哉J(rèn)為2.1法是以實(shí)驗(yàn)歸納為基礎(chǔ)的，它建立在不少試驗(yàn)研究的經(jīng)驗(yàn)公式之上，較能準(zhǔn)確地反映CFB

6、爐內(nèi)換熱的基本規(guī)律，而為公眾普遍認(rèn)可，而2.2法以輻射換熱理論計(jì)算為模型，再充實(shí)以相應(yīng)的實(shí)際條件，也能真實(shí)地反映出規(guī)律的基本特性，認(rèn)為也是可行的，2.2法已被薦用在全俄CFB爐爐內(nèi)換熱的熱工計(jì)算中。3討論3.1CFB爐膛內(nèi)傳熱系統(tǒng)是導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射三者合成的復(fù)合換熱體系。其內(nèi)的換熱情況與普通的煤粉爐或鏈條爐相比，有顯著的不同。如果說(shuō)在煤粉爐內(nèi)，以輻射換熱為絕對(duì)支配地位的話，那么在CFB爐內(nèi)僅稀相區(qū)具有與之相近的性質(zhì)，在物料密度很大的密相

7、區(qū)，導(dǎo)熱與對(duì)流換熱則起主導(dǎo)作用。由此得出，在CFB爐內(nèi)求取傳熱系數(shù)時(shí)，應(yīng)分別對(duì)密相區(qū)和稀相區(qū)作計(jì)算。這樣，2.1法提出的計(jì)算模型是可接受的。2.2法僅考慮了CFB爐內(nèi)輻射換熱系數(shù)求法，與2.1法求出的輻射換熱系數(shù)相比相一致。在明確了CFB爐內(nèi)輻射換熱系數(shù)份額條件下.用此法快速估計(jì)總傳熱系數(shù)，甚為快捷。3.2由以上兩種方法的計(jì)算對(duì)比，一致可以得出，在稀相區(qū)輻射部分占總傳熱系數(shù)中的65%左右，這是一個(gè)值得建立的概念。研究得到：除了輻射以外余

8、下的部分由導(dǎo)熱的對(duì)流構(gòu)成，其中導(dǎo)熱又是主要的，對(duì)流部分可予忽去。但在密相區(qū)中，情況正相反，導(dǎo)熱和對(duì)流是基本部分，輻射是次要部分。4結(jié)論與推斷4.1CFB爐膛內(nèi)往往在稀相區(qū)布置大量受熱面，基本的產(chǎn)汽量是在此區(qū)內(nèi)發(fā)生的。因此稀相區(qū)內(nèi)傳熱系數(shù)的求取方法，至關(guān)重要。所述兩種模式計(jì)算傳熱系數(shù)，在一定條件下，都是適用的。4.2即然CFB爐內(nèi)稀相區(qū)主要的仍是輻射換熱，按照基本理論，其與爐內(nèi)溫度的三次方有一定關(guān)系；提高稀相區(qū)溫度水平對(duì)強(qiáng)化鍋爐吸熱和增大