锅炉设计-浙江大学通用锅炉设计热力计算系统 BESS高级操作手册.doc
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1、浙江大学通用锅炉热力计算系统高级操作手册浙江大学锅炉热力计算系统高级操作手册浙江大学化工机械研究所二零零六年七月66目 录目 录I第一章项目方案管理子系统11.1概述11.2项目存储模式11.3人员角色管理21.4权限管理41.5项目方案管理41.6新建项目工作流程51.7一问一答6第二章传热部件库72.1概述72.2炉膛102.3辐射冷却室142.4燃烬室142.5炉膛内辐射面(汽)162.6炉膛内辐射面(水)162.7炉膛内过热器(流化床)162.8分离器(蒸汽)172.9分离器(汽水)172.10分离器(绝热)172.11凝渣管束172.12炉膛侧辐射受热面(水)202.13对流受热面(
2、汽)202.14对流受热面(汽水)232.15对流受热面(水)242.16辐射受热面(汽)262.17辐射受热面(汽水)282.18辐射受热面(水)292.19附加受热面(汽)302.20附加受热面(汽水)312.21附加受热面(水)312.22引出管(汽)312.23引出管(汽水)322.24引出管(水)332.25特殊受热面(汽)332.26特殊受热面(汽水)342.27特殊受热面(水)352.28管式空预器362.29回转式空预器382.30铸铁空预器(南通)402.31减温器402.32铸铁省煤器412.33铸铁省煤器(03标准)432.34除氧蒸发器442.35返料掺风器442.36
3、烟管对流管束442.37埋管44第三章复杂问题处理453.1包墙管453.2吊挂管悬挂多个部件463.3带外置式换热器的循环流化床463.4烟气再循环47第四章专题说明524.1循环流化床经验算法524.2WNS燃油燃气锅炉554.3污染系数、利用系数和热有效系数564.4火焰中心位置系数M634.5火焰黑度修正系数m654.6灰粒子有效直径664.7计算低负荷67第五章常见错误68第一章 项目方案管理子系统1.1 概述项目方案管理子系统借助数据库系统,集中管理企业网络环境中与BESS锅炉计算系统使用有关的各种数据和信息(亦即:锅炉设计方案的主要信息),以确保这些信息被规范、安全、可靠的存储;
4、同时,根据分配的权限让用户安全快捷地检索利用数据信息。软件下载: 提取码:uzcr1.2 项目存储模式项目分别存储在企业项目库和本地项目库。企业项目库 部署在BESS系统的数据库服务器上,集中管理整个企业中的项目信息。本地项目库 存放在客户端计算机中,是在安装锅炉计算软件的时候由系统自动创建一个文件目录,本地项目库的数据存储在此文件目录下。管理用户个人查看、计算的项目。用户如果需要查看或计算企业项目库中的项目,可以根据自己的权限从企业项目库下载,保存到本地项目库。经过一定的时间,系统会自动清除保存在本地项目库的项目,如果需要请重新下载。在设计方案时,用户对项目的新建、修改等过程都是先在本地项目
5、库保存,完成后应及时提交到企业项目库,保持本地项目库与企业项目库数据的一致性。1.3 人员角色管理根据权限的大小,人员角色的权限范围可以分为针对整个企业项目库和针对具体的项目。具体的角色分配如下图所示。1.3.1针对整个企业项目库的人员角色权限范围覆盖整个企业项目库的人员角色具有特权,这部分角色分为超级管理员、总工程师和项目管理员,他们具有管理整个企业项目库的权限。只有超级管理员才可以指定特权人员。超级管理员:具有创建“总工程师”的权限,一般情况下很少使用。总工程师:具有系统全部功能的权限。负责指定项目管理员;一般情况下作为项目的审定人员,审定通过后把该项目设为“设计终结状态”。项目管理员:具
6、有管理整个企业项目库的权限,该职位一般由总师办担当。当新任务到达总师办以后,项目管理员在系统中新建项目,设置基本参数,并指定该项目的项目负责人。项目管理员的具体权限为:创建和删除用户;分配用户查询和使用数据的权限;指派项目负责人;设定项目的状态;单机版系统的使用管理;查阅系统日志。项目管理员在新建用户角色的时候,分为“一般人员”和“管理人员”。两者的区别在于:管理人员除了具备“一般人员”的权限外,可以被指定为“项目负责人”。1.3.2针对具体项目的人员角色(1) 项目负责人项目负责人具有管理某个具体项目的权限。如果该项目由某个处室负责,一般由该处的处长担任项目负责人;如果该项目需要跨部门合作,
7、则需要统领跨部门的领导担任项目负责人。项目负责人的具体权限为:指定该项目的设计人员、校核人员和审核人员,以及当前修改人;一般由项目负责人担任该项目的审核人员。项目负责人可以对该项目的方案进行管理。当该项目的某一个方案已经完成、或者不愿意该方案被修改,项目负责人可以把该方案锁定。锁定后,该方案的数据及其附件都被设定为“只读”模式,即使项目的当前修改人也不能对该方案进行修改。项目负责人由项目管理员在创建新项目的时候指派。(2) 项目的“当前修改人”只有项目的当前修改人能对该项目进行修改。项目负责人在指派项目设计人员和校核人员后,从这两人中指派当前修改人,或者由项目负责人自己担任当前修改人。当前修改
8、人在修改项目前,首先需要申请“获得修改权”,取得针对该项目的独家修改权。当前修改人对项目进行设计修改,按保存按钮后将更新的数据保存在本地的项目库,应及时上传到企业项目库。当前修改人完成对项目的修改与上传后,应及时“释放修改权”。如果当前修改人没有释放修改权,项目负责人强行改变当前修改人的时候,软件提示当前修改人在本地项目库中所做的修改、但未及时提交到企业项目库的数据将不再能上传到服务器项目库。比如设计人员A是某个项目的当前修改人,并“获得修改权”,在本地项目库设计方案,临时接到出差通知,没有把本地项目库的数据上传到企业项目库,当然,也没有“释放修改权”;由于任务紧迫,项目负责人需要指定其他人员
9、来接任设计任务,强行把当前修改人改为设计人员B;为了保证版本的一致性,系统设定,设计人员A在出差前所作的修改将不能上传到服务器。(3) 项目其他角色项目设计人:负责项目方案的设计,创建和修改设计方案。项目校核人:校对由项目设计人提交的方案,提出校核意见。项目审核人:审核由项目校对人提交的方案,提出审核意见。项目审定人:对项目审核人提交的方案进行审定,提出审定意见;有权把项目状态改为“设计终结状态”;一般由总工程师担任。以上是对一个项目过程中的四种人员角色的设定,但是系统并不需要项目严格按照设计、校核、审核和审定的流程进行。1.4 权限管理系统可以根据以下几个方面设定某个人员角色的权限: 工质类
10、型:蒸汽锅炉、热水锅炉 结构型式:室燃炉、层燃炉、流化床和余热炉 容量范围 项目权限:查看、计算、打印具有特前的管理人员,可以根据以上几个方面进行排列组合,设定具体人员角色的权限范围。比如可以设定设计一处的小王具有查看和计算100t/h670t/h结构为室燃炉的蒸汽锅炉的权限。另外,还可以设定用户具有针对具体项目的权限。同样是前面提到的设计一处的小王,如果临时需要设计一台480t/h的循环流化床锅炉,项目管理员可以在王工原来的权限基础上,设定他具有查看和计算这台480t/h循环流化床锅炉的权限,但是不能查看或计算其他的循环流化床锅炉。1.5 项目方案管理设计方案管理是设计方案管理子系统的核心功
11、能。本系统管理的设计方案信息包括:方案关键信息、热力计算系统的数据文件、设计方案的附属信息等。这些信息被存储在系统的数据库中,授权用户可以通过企业的Intranet检索、浏览、创建、修改和删除这些信息。1.5.1 系统管理的信息内容 设计方案的关键信息:锅炉的项目编号、容量、工质类型、结构形式、额定压力和温度、燃料种类、日期、附件信息等(这些列出的关键信息均可用作为方案库查询的条件)。 热力计算的计算模型及计算结果数据文件(单一的二进制数据文件)。 设计方案的附属信息,包括:设计方案的有关说明图形、图片,Word文档、Excel表格等各种文件。这些信息即可能是在投标时向用户展示的方案图、照片、
12、图表等,也可能是锅炉运行后的安装报告、运行报告、用户回访信息、问题记录等。为保证信息安全及信息完整性,上述信息都将以记录的形式存储到系统服务器上的数据库中。1.5.2 项目设计的状态管理系统可以对项目设计所处的状态进行管理。对于投标设计项目,方案状态分为:投标设计态和投标设计终结态。对于制造设计项目,方案状态分为:设计态和设计终结态。当设计方案完成,审定通过后,总工程师把该项目设置为“设计终结态”。为了保证数据的原始性,此时系统把该项目的数据文件设为“只读”,不能修改。如果后续有该项目的DCS测得的数据等文件需要添加近来,可以把项目状态改为“追加修改状态”,允许往该项目中添加信息。1.6 新建
13、项目工作流程新建一个项目的典型工作流程如下图所示:1.7 一问一答(1) 问:如果王工要修改项目,应该如何操作?答:首先,从该项目的基本信息中找到“项目负责人”,向项目负责人申请;项目负责人把王工指派为“当前修改人”;王工用自己的帐号登陆系统,申请“获得修改权”。此时王工就具备了修改项目的权限,修改后应及时上传到企业项目库,并“释放修改权”。(2) 问:王工是项目负责人,在指派“当前修改人”的时候,却无法从下拉列表中找到合适的人选,为什么? 答:首先,王工需要项目的状态为“项目设计态”;确认项目的设计部门,指定项目的设计人员和校核人员;此时在“当前修改人”的下拉列表中出现设计人员和校核人员,王
14、工可以从中选择“当前修改人”。第二章 传热部件库2.1 概述传热部件库中包括了BESS系统所支持的各种传热部件模板,各部件的功能简介如下:部件名称换热介质功能说明高温侧低温侧L 炉膛烟气汽水混合物或水对于蒸汽锅炉,低温侧为汽水混合物;对于热水锅炉低温侧为水。根据不同的炉型、计算标准按照辐射传热理论有不同的计算方法辐射冷却室烟气汽水混合物辐射传热,作为假想炉膛来计算,主要用于余热锅炉。燃烬室烟气汽水混合物73标准参考双室炉的算法进行计算。2003标准按照标准中的算法计算。炉膛内蒸汽辐射面烟气蒸汽接受炉膛的辐射热,按照炉膛的平均辐射热负荷折算出辐射强度来计算辐射传热,典型部件如顶棚管、全辐射屏过热
15、器。炉膛内过热器(流化床)烟气蒸汽直接输入传热系数和传热面积,专用于循环流化床锅炉计算(此时,无炉膛的平均辐射热负荷)。分离器(绝热)烟气无实现灰分离,并完成部分燃料的燃烧,用于循环流化床锅炉。分离器(蒸汽)烟气蒸汽实现灰分离,分离器外部由蒸汽冷却,烟气将部分热量传递给蒸汽。直接输入传热系数和传热面积,用于循环流化床锅炉。分离器(汽水)烟气汽水混合物实现灰分离,分离其外部由汽水混合物冷却,烟气将部分热量传递给汽水混合物。直接输入传热系数和传热面积,用于循环流化床锅炉。凝渣管烟气汽水混合物或水凝渣管作为炉膛水冷壁的一部分,挡在炉膛出口接受炉膛辐射热和烟气的对流传热。对于蒸汽锅炉,低温侧为汽水混合
16、物。对于热水锅炉,特指把炉膛的一部分管子在炉膛出口处拉稀而形成的凝渣管,低温侧走水,这部分管子与炉膛一同完成对低温侧水的加热(参见特殊问题说明)。炉膛侧辐射受热面(水)烟气水炉膛水冷壁的部分管子拉出来作为炉膛出口墙壁,接受烟气的辐射传热,仅用于热水锅炉(参见特殊问题说明)。对流管束(汽)烟气蒸汽以对流传热为主,同时可以接受来自炉膛的辐射热,按照计算标准中的对流传热算法来计算。典型部件为过热器。对流管束(汽水)烟气汽水混合物以对流传热为主,同时可以接受来自炉膛的辐射热,按照计算标准中的对流传热算法来计算。典型部件为蒸发管束对流管束(水)烟气水以对流传热为主,同时可以接受来自炉膛的辐射热,按照计算
17、标准中的对流传热算法来计算。典型部件为省煤器辐射受热面(汽)烟气蒸汽存在一定烟气空间的辐射传热,典型部件为转向室蒸汽包墙。辐射受热面(汽水)烟气汽水混合物存在一定烟气空间的辐射传热,典型部件为转向室水冷壁包墙。辐射受热面(水)烟气水存在一定烟气空间的辐射传热,典型部件为省煤器包墙。附加受热面(汽)烟气蒸汽作为一个大部件的附属部件,传热系数用大部件的传热系数打一个折扣来确定。典型部件为大部件旁边的包墙(蒸汽),穿过大部件的吊挂管(蒸汽)等。附加受热面(汽水)烟气汽水混合物作为一个大部件的附属部件,传热系数用大部件的传热系数打一个折扣来确定。典型部件为大部件旁边的包墙(汽水),穿过大部件的吊挂管(
18、汽水)等。附加受热面(水)烟气水作为一个大部件的附属部件,传热系数用大部件的传热系数打一个折扣来确定。典型部件为大部件旁边的包墙(水),穿过大部件的吊挂管(水)等。引出管(汽)烟气蒸汽直接设置烟气经过此部件后温度降低的度数,相应放出热量被蒸汽吸收,多用于220t以上电站锅炉。引出管(汽水)烟气汽水混合物直接设置烟气经过此部件后温度降低的度数,相应放出热量被汽水混合物吸收,多用于220t以上电站锅炉。引出管(水)烟气水直接设置烟气经过此部件后温度降低的度数,相应放出热量被水吸收,多用于220t以上电站锅炉。特殊受热面(汽)烟气蒸汽直接输入部件的传热系数和传热面积,或直接传热量,可用于算法不明确或
19、计算系统中尚未支持的新部件。特殊受热面(汽水)烟气汽水混合物直接输入部件的传热系数和传热面积,或直接传热量,可用于算法不明确或计算系统中尚未支持的新部件。特殊受热面(水)烟气水直接输入部件的传热系数和传热面积,或直接传热量,可用于算法不明确或计算系统中尚未支持的新部件。管式空预器烟气空气烟气和空气按对流传热计算传热。回转式空预器烟气空气参照标准进行回转式空预器计算。铸铁空预器(南通)烟气空气对流传热,传热系数参考南通某厂提供的线算图计算。减温器蒸汽水分为面式减温器、喷水减温器和自制冷凝水减温器三种。在计算模型中可以包括多个减温器,但其中只有一个减温器可设定为可调减温,而其它减温器均由用户自行设
20、定减温能力。铸铁省煤器烟气水对流传热,传热系数查苏联57标准提供的线算图。铸铁省煤器(03标准)烟气水对流传热,传热系数查2003标准提供的线算图。除氧蒸发器烟气汽水混合物对流传热,为独立的蒸发系统,具有自行设定的锅筒压力。参见特殊问题说明。返料掺风器无无不参与传热。作用是在分离器的返料灰中掺入空气,实现灰的流化,计算灰与空气混合的温度。这部分空气通常对计算结果影响不大,在粗略计算中可以不考虑。专用于循环流化床。热风再循环分叉无无标明再循环热空气的抽取出口位置,抽取的热风将返回空气流程的起点。烟气再循环分叉出口无无标明再循环烟气的抽取出口位置。在烟气流程中应该独占一个传热区。烟气再循环分叉入口
21、无无标明再循环烟气的返回入口位置。如果再循环烟气送入炉膛内,则把该部件放入炉膛传热区,如果送入炉膛出口之后的某个位置,则应该独占一个传热区。煤气预热器气体燃料把在界面中输入的热量作为气体燃料的内加热来处理在部件库中,图标的颜色显示了参与换热流体的属性:红色表示烟气,蓝色表示蒸汽,绿色表示水,黄色表示空气,蓝绿相间表示汽水混合物。由于系统支持多种计算标准,所有部件模型库中的部件对应不同标准的算法。以下在介绍部件的计算原理和计算过程时,如果没有特殊说明,默认为是参照前苏联1957年版锅炉机组热力计算标准。2.2 炉膛根据所选锅炉结构和计算参考标准的不同,系统会弹出不同的炉膛输入参数界面。2.2.1
22、 炉膛部分的计算顺序1) 首先计算燃料进入炉膛的有效发热量,从而计算得到炉膛的理论燃烧温度;2) 根据计算标准提供的经验公式计算炉膛的出口烟温;3) 由燃料的有效发热量与炉膛出口烟气焓的差值得到炉膛烟气辐射放出的总热量Qr,该热量将由炉膛水冷壁、接受炉膛辐射热的屏式受热面和对流受热面共同吸收;4) 用炉膛烟气辐射放出的总热量Qr除以计算总辐射受热面面积Hr,得到平均辐射热负荷qr;5) 由qr乘上炉膛顶棚、屏式受热面和炉膛出口处对流受热面各自的炉膛辐射效果系数就可以得到各部件接受炉膛辐射传热的辐射传热负荷强度qri,进而再乘以各部件接受炉膛辐射传热的传热面积,就得到各部件接受炉膛的辐射传热的热
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