加热炉热力计算中重要参数的校核方法

【摘要】本文主要针对加热炉中如理计算时重要的烟气份额与减温水量参数的校核作出了讨论，并提出了相应的校核方法，以保障加热炉热力计算的校核能够更为准确的完成。

【关键词】加热炉；热力计算；校核方法

0引言

加热炉的热力计算不仅是对加热炉整体进行计算的重要部分，而且也是评价加热炉经济学与安全性的一项重要指标，对加热炉的运行、设计与改造起到了指导性的作用。一般而言，加热炉的热力计算可以划分为校核计算与设计计算两大类别，其中，校核计算指的是将校核工作状况中加热炉的燃料特性与炉体参数作为数据的基础，在对加热炉不同受热面改变其尺寸结构或已知明确参数的情况下，对加热炉不同受热面中进出口的温度、烟气与空气流量、烟气与空间温度等内容作出计算。而设计计算则指的是依靠额定的负荷，以加热炉的燃料成分与给水参数为基础，从而对加热炉不同受热面所需要的尺寸结构、额定参数等内容进行计算[1]。

1加热炉热力计算方法

作为在油气行业中所使用的一种特殊加热炉，由于热力加热炉在传热方法与炉型结构上和普通加热炉存在着很大的不同，所以对其热力进行计算的方式也和加热炉的普通炉型存在着天壤之别[2]。

1.1火管传热的计算与分析

对火管的传热进行计算，其目的在于对火管出口处的烟气温度与火管的壁面吸热量进行确定。由于在传热过程中火管主要依靠的是壁面与高温度火焰之间产生的辐射进行换热，所以在火管中对流换热能力较弱、流速较慢的高温烟气在计算过程中可以不予考虑，其计算公式如下：

1.2烟管的相关计算

一般情况下，在对烟管进行有关计算时，主要工作就是将位于管内烟气一侧的辐射换热与对流换热的系数计算出来[3]。鉴于与管内换热的实验研究存在关联的公式已经较为成熟，因此计算有关于烟管对流的换热系数时可以采用下列公式：

1.3盘管计算

由于作为传热介质的加热盘管中存在被加热天然气的流动，而且一般被加热的天然气在盘管中的流动呈现为紊流或过渡流状态，所以在被加热的天然气在盘管中的流动呈现为紊流或过渡流状态时计算换热系数的公式为：

2.校核计算方法

所谓的校核计算可以非常有很多计算方法，这些方法中主要是以受热没里面的校核计算与受热面外面校核计算。各种方法对有自己的特点，所谓的内部校核计算也就是对受热物体自身使用校核方式实施传热计算，换句话说就是假设一种介质的焓与终温同时算出它的吸热数值，之后借助计算传热的系数来算出传热的数量，一般要求控制传热量与吸热量之间的误差，这种标准一定的限度，不然需要重新假设同时计算。而受热外部的校核计算也就是在某一个区方能对此数值实施计算，在完全获取其数值之后，把计算出来的数值和假定二者之间实施对比，不弱完全不在有效的范围内那么就需要返回或者重新假定该参数的数值，同时进行必要的计算，一直到完全能够达到误差标准。例如加热炉减温水的校核，当炉膛传热在计算的情况下就必须使用各级别的减温水流量，此方法或步骤需要持续到全部的附加受热面的吸收热量真正完全结束之后，方能通过计算来获取各级减温水量的数值，之后就是对减温水量实时校核，和内部校核比较而言，受热面外部的校核要稍微复杂。

通常来说，计算之后的核算不仅能够有助于发现计算当中的问题，而且还能够发现设备所存在的缺陷。对于加热炉而言，为了给再热器中进口与出口的参数提供保证，所以必须对烟气的份额进行确定。

就加热炉中的烟气而言，它通常会在到家转向室后进行分流，烟气中的一部分通过旁路中的省煤器流过，而另一部分则到达低温的再热器当中，但最终两者还是会合流为一体并进入主省煤器内。因此，对加热炉中烟气的份额进行核算与校对时，首先需要对进入低温再热器中烟气的份额进行确定，以保证高温再热器与低温再热器在出口与进口的工作质量参数能够对要求进行满足，此后对通过旁路中的省煤器流过的烟气份额也可以得到确定，并能够计算出此支路中的热力数值。

在此环节中，核算校对的内容是以热平衡的原理为基础，对吸收热量的数值与传递热量的数值作出比较。如果传递热量的数值大于吸收热量的数值，则表明烟气所占的份额偏大，此时低温再热器中所进行的热量吸收小于烟气的释放热量，需要对转向室内烟气的份额进行减少；但如果传递热量的数值小于吸收热量的数值，则表明烟气所占的份额较小，此时低温再热器中所进行的热量吸收无法被烟气的释放热量所满足，需要对转向室内烟气的份额进行增加。

4减温水量校核

除了对加热炉中烟气的份额参数进行核算与校对外，对其减温水量参数进行校核同样也是一项重要工作。为了使气体温度能够在不同工况与负荷下保持稳定并满足额定数据的参数，因此通常需要通过减温器对气体参数作出调节。所以，在对加热炉进行热力计算的过程中需要对减温的水量作出核查与校对。

通常来说，在对气体温度进行调整的减温水中，中温加热炉一般通过面式减温器对过热的气体温度进行调节，而高温与高温以上的加热炉则往往通过喷水的方式对过热的气体温度进行调节。在大型加热炉内，由于过热器的布置方式通常以多级为主，为了使过热器与设备的调节性与安全性得到提高，因此常常还需要二至三级的装置进行调节。鉴于高温自然循环的加热炉较为常用的方法是二级喷水，所以只有在将喷水量设置为一定数值后，才能够对最后一级中再热器进行完成计算后的核查与校对。

需要注意的是，对整体减温水量作出核查与角度需要在对高温对流的过热器与附加的受热面完成计算后，而减温水量的总数值会受到第一级外其他减温水量的影响，因此在对减温水量进行核查与校对的工作中，对第一级中减温水量进行确定就显得尤为重要。

5结语

从上文不难看出，烟气的份额与减温水量的数值校核是加热炉热力计算过程中最为关键与复杂的工作，为此本文针对这两者校核的方式作出讨论和分析的同时，提出了有关于加热炉热力计算的思路，希望能够为加热炉在热力计算过程中的准确与高效提供帮助。

【参考文献】

[1] 郑培，刘占峰，孙伟. 加热炉对流过热器的热力计算及仿真[J]. 内蒙古农业大学学报（自然科学版）. 2011（02）

[2] 张园，李稳宏，胡兴民，李冬，廖昌建，李珍. 天然气加热炉腐蚀机理及其防护研究[J]. 腐蚀科学与防护技术. 2009（03）

[3] 郭韵，曹伟武，严平，于彩霞，钱尚源. 天然气加热炉结构及其传热特性分析[J]. 上海理工大学学报. 2009（03）