[发明专利]废热锅炉水循环设计计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业锅炉、燃气锅炉设计计算技术领域，具体涉及废热锅炉水循环设计计算方法。

背景技术

现在国内外使用的废热锅炉，蒸汽压力在16MPa以下的通常都选用自然循环形式，因自然循环形式结构简单，使用安全可靠；自然循环锅炉是依靠下降管和上升管内介质（水和汽水混合物）的密度差而形成循环流动的。密度差越大，循环流动的工况越好。水循环虽然对废热锅炉系统的经济效率影响不是很大，但对废热锅炉的安全运行，稳定操作，延长使用寿命有着重要意义。如果水循环的流动工况不好，很容易造成炉管过烧引起爆管事故。因此，在锅炉设计过程中必须对锅炉进行水循环计算。

目前，我国大多数废热锅炉水循环计算方法采用近似的方法进行计算，即将系统进行简化，手工计算出流动压头后，将整个蒸发量近似均分到每个上升、下降管，即每根上升、下降管的流量相同，再进行阻力计算，最后得出平均循环倍率，然后将上升管、下降管布局进行均布。这种计算方法容易导致大蒸发空间由于蒸发速率过快而锅炉给水不及，造成炉管过烧爆管的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的废热锅炉水循环设计计算方法，可有效解决大蒸发空间由于蒸发速率过快而锅炉给水不及，造成炉管过烧爆管的情况。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它的计算步骤如下：

一：整理项目信息：寻找废热锅炉运行条件，通过计算求得水循环计算中所需的废热锅炉规格、汽包规格、工作压力、产气量和流动压头垂直高度等；并将相关参数输入到Excel表格中；

二：对废热锅炉蒸发空间按蒸发量进行网格划分，对每个网格进行计算；

三：假定未知的量：如上升管和下降管的内径、数量、长度、布置形式和循环倍率；并将相关参数输入到Excel表格中；

四：分别按假定的三个循环倍率计算下降管的总阻力：下降管的总阻力主要包括沿程阻力和局部阻力两部分，计算下降管的总阻力就是求解沿程阻力和局部阻力；

五：分别按假定的三个循环倍率计算上升管的总阻力：上升管总阻力不仅包括沿程阻力和局部阻力，还包括提升段的阻力和汽包内分离装置的阻力，故欲求解上升管总阻力，必须求解沿程阻力、局部阻力、提升段的阻力和汽包内分离装置的阻力；

六：计算回路有效压头：回路有效压头是回路流动压头和上升管总阻力的差值。由于上升管总阻力已在步骤四中求得，故在步骤五中只需求解回路流动压头即可；

七：绘制水力工作特性曲线，确定循环系统参数。按计算结果绘制以循环倍率为横坐标，阻力为纵坐标的两条水力工作特性曲线。根据自然循环废热锅炉水循环系统原理可知水力工作特性曲线中下降管总阻力曲线和回路的有效压头曲线的交点处，即为自然循环系统流动压头和阻力平衡点。

本发明的工作原理：它利用Excel办公软件对自然循环废热锅炉水循环系统的水动力学进行计算，按蒸发量大小对废热锅炉蒸发段进行网格划分，可形象的绘制每个网格内水力特性工作曲线，确保每段（特别是高蒸发强度段）水循环安全可靠，基于自然循环基本原理是寻找合适的流动压头和阻力平衡点，可根据计算结果合理布置废热锅炉上升、下降管的布局、规格及数量，还可有效检验在用废热锅炉水循环系统在负荷波动情况下，存在的水循环问题和寻找合适的解决办法；利用Excel办公软件的特征，改变一个已知量，所有与该已知量相关的待求量的值都可发生变化，同时水力特性工作曲线也发生变化，此方法解决了手工计算方法中大量的迭代运算过程，提高了计算效率，另外可使计算结果与图形完美结合，使计算结果一目了然。

本发明不仅适用于内部没有折流板或其他较大阻力元件的废热锅炉还适用于内部有较大阻力元件的废热锅炉，当废热锅炉内部有较大阻力元件时，可以根据不同阻力元件的结构型式和布局方式，仿真模拟阻力系数，确定系统阻力。

本发明有益效果为：

1、解决了人工计算过程大量的迭代重新计算的问题，增加了工作效率；

2、解决了以往近似计算引起的水循环系统故障，特别是大蒸发强度空间由于锅炉给水不及造成的炉管过烧爆管现象；

3、计算结果图表显示，简单明了；

4、可在工业锅炉、燃气锅炉等推广应用。

附图说明