5.2 炉子热工特性及燃料节约——第一类工作制度炉子热工特性在线视频

下面我们学习一下第二小节

第一类工作制度炉子的热工特性

第一类工作制度的炉子

沿炉长方向上其供热量分配是

不变的

也就是说供热点的位置 个数

和供热量的比例等

不随产量的增减而变化

其特点是全段烧嘴不可调

要开全开 要关全关

比如只有一个供热点

或者有几个供热点联动操作炉子

我们采用经验法

对第一类工作制度炉子的热工特性

进行研究

经验式是在整理试验数据的基础上

确立的

主要包括

一 热负荷与生产率之间的关系

二 单位热耗与生产率之间的关系

三 相对热负荷 相对单位热耗

与相对生产率之间的关系

四 炉膛废气温度

与生产率之间的关系

我们逐一进行分析

假定其他参数不变

不考虑工艺因素的影响

实践表明

炉子热负荷与生产率的关系

是一条向上翘起的曲线

在对试验数据进行回归时

指数方程表达式与试验数据

吻合较好

即可得到

Q=Q0eKP

其中 Q为炉子热负荷

单位是kJ/h

P为炉子生产率 单位是kg/h

Q0为空烧保温热负荷

指的是当生产率P等于0时

为了连续生产 保持料温不降低

所供给的热量

此供热是为了维持炉子的散热损失

K是一个不随热负荷改变而改变的

常数

Q对P进行求导 再比上Q就等于

d（Q0eKP）比上dP

再除上（Q0eKP）

等于Q0eKP乘以K 比上Q0eKP

就等于K

因此 K值是热负荷单位增长率

与炉子类型和操作参数有关

该式即为Q-P方程

它是热符合与生产率之间的

一般关系式

在设计炉子时

Q-P数据可以通过计算炉子

在不同产量下的燃料消耗而得到

对于已有的正在生产的炉子

可以通过生产的实际数据来测得

值得注意的是

由于生产条件不同

同一座炉子可以由几个具体的

Q-P方程

在做生产数据的回归时

要预先进行分组

使同一组的数据的生产条件相同

或者是相似

单位热耗等于热负荷除以生产率

也就是说 b等于Q除以P

就等于Q0eKP除上P

这个方程就是b-P方程

为单位热耗与生产率之间的

一般关系式

将数学表达式用图形来表示 如图

可以看出

单位热耗b随着生产率P的增加

先降低后又有所增加

我们将单位热耗b取最小值的点

用J表示

该点称为炉子工作的经济点

经济点对应的P b和Q值

可由数学方法推导得出

将b-P方程对P进行求导

并且令导数为0

可得到 K-1/P=0

使方程在曲线的几小值点满足

也就是说 PJ=1/K

相应可得

QJ=Q0EKPJ=Q0e

bJ=QJ/PJ=KQ0e

可见 只要已知K Q0

即可确定出经济点各参数的值

将Q-P b-P方程画在一张图上

可以看出

在J点单耗最低

但生产率和热负荷都不是最低

我们得出了b-P方程

请同学们思考一下

炉子热效率与生产率之间的关系式

是怎样的

图形又是怎么样的形状呢

我们从热效率的定义出发

可以推导试试看

现在我们将热负荷Q

和经济点热负荷QJ比较 可得

Q/QJ=exp（P/PJ-1）

同理可得

b/bJ=（PJ/P）exp（P/PJ-1）

这样 我们得到了相对热负荷Q比QJ

与相对生产率P比PJ

以及相对单位热耗b比bJ

与相对生产率P比PJ之间的关系式

由于表达式中不包含

随炉型和操作而变化的K和Q0

所以方程具有普遍的性质

对这种表达式进行定量分析

结果列于表中

可以看出

实际生产率为经济点生产率的

30%和50%时

单位热耗分别高出65.5%和21.2%

当实际生产率为经济点生产率的

150%时

单位热耗高出9.9%

可见 当炉子工作点偏离经济点时

将造成能源的浪费

炉膛废气温度是

火焰炉炉膛热工作的一个

重要热工参数

可以灵敏地随炉子热负荷和生产率

而升降

下面我们研究一下

炉膛废气温度与生产率之间的关系

假设炉膛砌密性良好

根据炉膛热平衡方程式

空气不预热时有

BQ D=Q效+Q废膛+Q失膛

其中 Q废膛等于燃料消耗量

乘以单位燃料燃料烟气实际生成量

乘以烟气的平均比热容

再乘以烟气的温度

又有 燃料的理论燃烧温度

t理等于QD比上Vn 乘以c废膛

整理可得 t废膛等于t理

乘以1减Q失膛加上P热 比上Q0

e的-KP热次方

该式即为

炉膛废气温度与热生产率之间的

一般关系式

也称为t废膛-P方程

炉子空烧保温时有 P热=0

则有 热生产率等于0时

P废膛=t理（1-Q失膛/Q0）

炉子在经济点工作时

P热等于PΔI=ΔI/K

则有经济点时

t废膛=t理（1-Q失膛+ΔI/K /Q0e）

可见 只要一座炉子的Q0 K Q失膛

以及燃料的种类

废气的体积和成分已知

就可确定一定生产工艺下

该炉子的热工特性方程

与炉子工作经济点相对应的热负荷

称为经济热负荷

在此热负荷下操作时

炉子单耗最低 热效率最高

同学们必须把握炉子这一热工特性

以此指导炉子的设计和操作

在实际生产中

为了获得较高的生产率

又不使热效率显著降低时的

操作负荷

称为高生产率热负荷

在该热负荷下操作时

虽然热效率不很高

但炉子生产率很高

从经济角度看也是合理的

在实际生产中

由于各种因素的影响

炉子产量的波动是不可避免的

此时 炉子供热是否合理

对能源消耗有着重要的影响

为了节约能源

炉子热负荷应按Q-P方程的关系

进行变化

其他条件一定时

炉子单耗的高低

随炉子生产率而变化

按炉子生产率大小

可将炉子工作状态划分为三个区间

第一区间为经济区

炉子在此区间工作时

是在设计能力下运行

单位热耗最低

生产率的波动对单位热耗的影响

很小

第二个区间为经济区左侧

炉子在此区间是在低负荷下运行

单耗较高

炉子的设计生产能力大

但实际产量低

可以被形容为大马拉小车

第三个区间为经济区右侧

炉子在此区间是在超负荷下运行

单耗较高

炉子设计生产能力小

但实际产量高

可以被形容为小马拉大车

由此可知

降低炉子作业过程中

单位热耗的途径有

一 使炉子的实际工作点向经济点靠拢

二 改进炉子结构和操作

使b-P曲线向下移

在实际生产操作中

应注意减小空烧保温热负荷的值

加强生产操作管理

注意热负荷 助燃空气量

与炉膛压力等参数之间的合理调整

今天的课程就到这里

谢谢大家