- 文献综述（或调研报告）：
电站锅炉热力计算及运行特性分析的文献综述
东南大学能源与环境学院曹宁
【前言】锅炉热力计算是一个极其繁琐复杂的过程，涉及参数众多，并且需要多次重复迭代计算，手工计算速度慢、耗时长、准确度低。根据计算任务的不同，锅炉热力计算可分为设计计算和校核计算两种。设计计算与校核计算的计算方法相同，计算时所依据的传热原理、公式和图表也相同，仅计算任务和所求数据不同。一般来说，对已有的锅炉进行改造、估算时常用校核热力计算，设计制造新锅炉时使用设计热力计算。长期以来,由于计算手段的落后,热力计算不仅需要花费大量的人力、物力,而且需要大量的时间,广大锅炉工作者一直盼望着实现热力计算的电算化。由于锅炉热力计算的极端复杂性,电算化说起来容易,实现起来却很难。近年来,虽然出现了一些热力计算电算化的程序(软件),但是一般都局限于某些特定的炉型(尽管有的程序宣称其适应范围很广)。锅炉的种类繁多,受热面的布置又复杂多变,往往对于有经验的锅炉设计工作者来说都有一定的难度,更何况对于机器而言。
【课题研究的国内外发展历程及现状】
（一）锅炉计算标准
目前世界各国的锅炉热力计算有很多的方法(标准)。方法基本为半经验性质,其精确程度,往往影响到排烟温度、过热汽温及再热汽温和热空气温度的设计值的准确。各种方法的选用,决定于锅炉制造厂家的历史与经验。
50年来,我国发电锅炉设计所用的方法普遍采用的是前苏联1957年(包括2个修正)和1973年两个联合标准方法。近年来,随着欧美大机组的引进,也引进了一些欧美的计算方法,如美国燃烧公司(CE)、福斯特·惠勒公司(FW)、巴威公司(Bamp;W)的热力计算标准等。CE标准的计算精度要求较高,但在传热计算中,其传热系数仅为对流放热系数和三原子气体辐射放热系数的简单相加,没有沾污系数、沾污壁温的概念。而实际燃煤锅炉受热面的积灰总是不可避免存在,特别是我国燃煤中,灰含量普遍较高;CE标准的漏风值较小,而我国锅炉的实际漏风普遍偏大。美国CE公司的炉膛分为下部和上部炉膛2部分计算,下部炉膛是根据美国优质烟煤试验为基础而制定初基本曲线,并经其它因素修正得出炉膛尺寸和相应热力参数;上部炉膛分为许多相互关联的小区域按传热理论和数学模型以及微积分求出上部炉膛各处的受热面和烟温。CE下炉膛计算方法用在我国时,由于煤质明显劣于美国煤质,缺乏足够的中国动力用煤的工业试验数据基础。因此,我国锅炉按CE标准设计时,锅炉热力计算结果与实际运行结果仍会有一定误差。
锅炉热力计算分为设计计算和校核计算,设计计算一般是在设计新锅炉时运用的方法,而校核计算是在锅炉结构已定,燃料变更时进行的计算。在锅炉热力计算,首先以燃料完全燃烧得出理论空气量、烟气成分和烟气的焓等,然后考虑燃料的化学不完全燃烧热损失和机械不完全燃烧热损失,在上述烟气焓中查出理论燃烧温度等。计算的结果有2种燃料量,即实际燃料消耗量和不考虑机械不完全燃烧热损失的计算燃料消耗量。整个锅炉的计算中,都以燃料完全燃烧后的产物来计算炉内的辐射传热和对流放热。热力计算过程主要分为锅炉的辅助计算、燃烧室设计和传热计算以及对流受热面的换热计算。
根据锅炉本体中传热的特点,其热力计算又可主要分为炉膛热力计算和对流受热面热力计算。对流受热面由于以对流换热为主,其传热计算容易进行,而难点在于沾污系数的选取。锅炉炉膛内的过程是异常复杂的,在其内部同时进行着流动、混合、燃烧、传热等过程,而且这些过程相互作用、相互影响。炉膛由于以辐射换热为主,且温度分布不均匀,准确的传热计算难度大。原苏联1957年和1973年锅炉热力计算标准的差别也主要表现在炉膛辐射传热计算方法的不同。为此,对炉膛辐射传热的计算一直是研究的方向,也提出了不少计算方法,但在我国目前锅炉热力计算中仍主要采用原苏联1957年或1973年标准中辐射传热的计算方法。如何将最新的炉膛辐射传热研究成果结合到锅炉热力计算中是今后锅炉设计应该重视的问题。
（二）Excel电算程序
