摘要:
一、前言
低溫余熱發(fā)電站的熱力設備主要由余熱鍋爐和汽輪機組成。鍋爐吸收低溫廢氣中的熱量加熱水并使其轉化為一定壓力、溫度的蒸汽，然后引入汽輪機將蒸汽的熱能轉化為機械能。
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要提高余熱電站的發(fā)電能力不外乎有兩個途徑：
1.提高余熱利用率即鍋爐盡可能吸收工藝尾氣中的余熱，增大蒸汽出力；
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????? 2.提高熱力系統(tǒng)循化效率。經過理論計算及實踐驗證，提高循環(huán)熱效率的措施有如下三點：
（1）提高汽輪機進汽溫度即提高鍋爐出口蒸汽溫度；
（2）提高汽輪機進汽壓力即提高鍋爐出口蒸汽壓力；
（3）?降低汽輪機排壓力。
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從上述措施可以看出，除降低汽輪機排壓力外，其余全部與鍋爐有關。由于進一步降低汽輪機排壓力技術難度較大，提高余熱電站的發(fā)電能力必須要在廢氣參數(shù)已定的前提下，將鍋爐設計成產汽量最大、蒸汽品質最高。
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二、余熱鍋爐的傳熱學基礎
一臺鍋爐的大小及幾何形狀不僅取決于它所需傳遞熱量的多少，而且決定與他單位面積熱量的傳遞和吸收率。
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由于溫度的不同而引起物體間或物體內部之間熱量傳遞過程叫熱交換。大多數(shù)教科書上都提到三種傳熱方式：對流、導熱和輻射。這三種傳熱方式包括了許多物理領域，諸如力學、熱學、聲學、光學和電學。
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一個傳熱過程中通常同時發(fā)生一種以上的上述傳熱方式。
1. 對流
流體流過壁面時同壁面之間產生的熱量交換稱為對流換熱或對流傳熱。對流傳熱在鍋爐中應用十分廣泛，對流換熱時流體與壁面之間的熱交換公式如下：
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q=αк(t－tb)
q——單位面積在單位時間內通過對流傳遞的熱量, w/m2
αк——對流放熱系數(shù)，w/(m2·K)
t——流體溫度，℃
tb——壁面溫度，℃
由上式可知，對流換熱熱量和對流換熱系數(shù)和流體與壁面的溫差成正比。
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對流換熱系數(shù)是表明換熱過程強弱的物理量，影響的因素較多，它與流體的質量流速、密度、比熱容、粘度、熱導率等因素有關，其中質量流速是最主要的因素。
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2. 導熱
導熱是指直接接觸的物體各部分間的熱交換過程。它可以表示為：
q——單位面積在單位時間內通過的熱量,又稱為熱流密度， w/m2
λ——導熱系數(shù)，w/(m·K)
t1、t2——壁面兩側的溫度，℃
δ——壁面厚度，m
公式表明熱流密度與溫差成正比，壁面厚度成反比，比例系數(shù)為導熱系數(shù)，它與材料種類有關。
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3. 輻射
輻射傳熱是一種電磁過程，是通過電磁波的形式傳播熱量的，其傳播速度與光速一樣。當射到某一物體上時，它具有反射、穿透、吸收的特性，被物體吸收的部分轉變?yōu)闊崮?。物體的輻射能力取決于它的熱力學溫度，其規(guī)律為：
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E=σT4
E——輻射熱流密度， 其含義為單位面積在單位時間內輻射的熱量，w/m2
σ——黑體輻射總能量的斯蒂芬－玻爾茲曼常數(shù)，其值為5.67 w/(m·K4)
T——物體表面的絕對溫度，K
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在鍋爐中，煙氣和受熱面都向外輻射熱量，兩者輻射熱量的差額即為受熱面的輻射吸熱量，表示為：
q=σm(T14－ T24)
q——單位面積在單位時間內輻射吸熱量, w/m2
σm——煙氣及受熱面折算輻射常數(shù)，w/(m·K4)
T1、T2——煙氣及受熱面溫度，K
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三、傳熱過程
在工程技術中，把熱量從熱流體通過固體壁面?zhèn)鹘o冷流體的過程稱為傳熱過程，這種傳熱過程只通過一種換熱方式是實現(xiàn)不了的，常是三種換熱方式的綜合。余熱鍋爐的所有受熱面均是屬于這種傳熱過程，都是管子外壁受煙氣的沖刷，熱量通過管子內壁傳給管內的工質。整個傳熱過程可以描述為：
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Q=K×H×△t
Q——傳熱量, J
H——受熱面積，m2
K——傳熱系數(shù)，w/(m2·K)，
△t——溫壓，℃
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1. 傳熱系數(shù)
在鍋爐實際運行中，受熱面管子外表面會出現(xiàn)積灰，內表面可能會出現(xiàn)氧化層、垢等情況，受熱面管子內外側都增加了額外熱阻，降低了傳熱效果。
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應用歐姆定律來比擬，熱流等于溫差除以熱阻。歐姆定律中的電阻就是傳熱系數(shù)的倒數(shù)。所以流體與流體間的傳熱系數(shù)可以表示為：
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α1——煙氣對管壁的放熱系數(shù)；
α2——管壁對管內介質的放熱系數(shù)；
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灰污層熱阻，稱為沾污系數(shù)，
δз、λэ分別為管子外表面結灰層的厚度及導熱系數(shù)；
δм、λм￣￣￣￣管子金屬的壁厚及導熱系數(shù)；
δво、λво￣￣￣￣管子內表面結垢層的厚度及導熱系數(shù)；
在一般鍋爐受熱面中，煙氣側的熱阻
大大超過管壁金屬的熱阻
，所以管壁金屬的熱阻可以忽略不計（
）。
大大超過管壁金屬的熱阻，所以管壁金屬的熱阻可以忽略不計（）。在鍋爐正常運行情況下，內部沉積不應引起管子熱阻嚴重增大，因此管子內壁積垢層的熱阻
也可以忽略不計（
）。
也可以忽略不計（）。
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受熱面管子的傳熱系數(shù)可簡化為:
α1＝ξ（αк＋αл）
ξ——利用系數(shù)，考慮煙氣沖刷受熱面的均勻度
αк、αл——分別為煙氣對管壁的對流放熱系數(shù)和輻射放熱系數(shù)
