循環(huán)流化床鍋爐爐膛輻射傳熱系數(shù)的計算方法

1、本文摘自1995年《電站系統(tǒng)工程》第11卷第2期循環(huán)流化床鍋爐爐膛內輻射換熱計算方法探討湖北省燃燒工程學會田正渠對比了兩種循環(huán)流化床(CFB)鍋爐爐膛內求取輻射換熱系數(shù)的方法；計算表明：爐內稀相區(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便的計算CFB鍋爐爐膛內輻射換熱系數(shù)方法。床層有效黑度法床層有效黑度法俄學者勃洛東尼教授等提出，正確計算CFB爐內輻射換熱系數(shù)的問題，可歸結為求取流化床層的輻射有效黑度a，然后

2、按輻射熱計算公式來求得輻射換熱系數(shù)αt，即αt=a(T∞2Tw2)(T∞Tw)式中：T∞為床層核心層溫度，K；Tw為爐內壁面溫度，K。對于流化床爐膛a=σ[(1εw)＋(1εe)－1]；對于循環(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熱力計算標準方法中(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。關于εb與εe關系式如下：εeεb=A(1－A)(TwT∞)^4；當(TwT∞)≤1時，εb=εs^0.4。其中εs為床層顆粒物料黑度(可據工作溫度查有關手冊)；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Ar≥10^5，等溫性參數(shù)A≈1，且εe≈εb，這時對應于充分摻混的等溫床層。對于快速循環(huán)流化床爐膛的稀相區(qū)，實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式作計算?！才e例]援引文[1]中74頁例題CFB爐在床溫850℃及流化速度6米秒下運行。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，所得結果幾乎完全與(1)法求得的輻射換熱系數(shù)hr=134.5Wm2K相等。但是用(2)法卻簡便得多。從這個示例看出：2.1法和2.2法在求取輻射換熱系數(shù)時，雖然理論基礎并不全同，但結果卻是很相近的。可以認為2.1法是以實驗歸納為基礎的，它建立在不少試驗研究的經驗公式之上，較能準確地反映CFB

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

7、區(qū)，導熱與對流換熱則起主導作用。由此得出，在CFB爐內求取傳熱系數(shù)時，應分別對密相區(qū)和稀相區(qū)作計算。這樣，2.1法提出的計算模型是可接受的。2.2法僅考慮了CFB爐內輻射換熱系數(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爐內輻射換熱系數(shù)份額條件下.用此法快速估計總傳熱系數(shù)，甚為快捷。3.2由以上兩種方法的計算對比，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、下的部分由導熱的對流構成，其中導熱又是主要的，對流部分可予忽去。但在密相區(qū)中，情況正相反，導熱和對流是基本部分，輻射是次要部分。4結論與推斷4.1CFB爐膛內往往在稀相區(qū)布置大量受熱面，基本的產汽量是在此區(qū)內發(fā)生的。因此稀相區(qū)內傳熱系數(shù)的求取方法，至關重要。所述兩種模式計算傳熱系數(shù)，在一定條件下，都是適用的。4.2即然CFB爐內稀相區(qū)主要的仍是輻射換熱，按照基本理論，其與爐內溫度的三次方有一定關系；提高稀相區(qū)溫度水平對強化鍋爐吸熱和增大