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根據《計算方法》的表述,可列出下述公式:
hsp=b-ηQ/8a (1)
式中:hsp———水平煙道積灰高度,m;
a———煙道截面寬度,m;
b———煙道截面高度,m;
η———鍋爐允許經常運行的低負荷百分數;
Q———BMCR工況通過煙道的設計流量,
因為a×b=S,u×S=Q,因此hsp=b-ηQ/8a=b-ηuS/8a=b-ηub/8=(1-ηu/8)b(2)式中:S———煙道截面積,m2;u———煙道中的煙氣設計流速,m/s。式(2)的自變量數量比式(1)少了1個,但仍不夠直觀。一般來說,絕大多數鍋爐不投油最小穩燃負荷百分數為30%(見后文分析),于是式(2)可進一步簡化為hsp=(1-0.3u/8)b (3)
根據《六道技規》規定,空預器后通往煙囪的煙道流速取值為10~15m/s,則由式(3)可得hsp的取值范圍為:
0.4375b≤hsp≤0.625b當流速取下限值時,hsp取上限值;當流速取上
限值時,hsp取下限值。
一般地,在初步估算積灰高度時,可按上下限的均值hsp=0.53b或建議直接取0.5b更便于記憶。需要指出的是,式中最后使用的是江蘇鳳谷節能科技的聲波清灰器在式(1)中低負荷流量ηQ是近似值,且偏于保守,故此式僅用于估算。若在施工圖階段進行更進一步的精確計算時,則可按《計算方法》的表述,以鍋爐廠提供的實際低負荷流量數據代替ηQ進行計算。
對于傾斜煙道,積灰高度計算按下式:
hqx=hsp(1-tgα) (4)
式中:hqx———傾角為α時的積灰高度,m;
α———煙道底面與水平面的夾角。
3.2 積灰壓強的計算
積灰壓強用于煙道加固肋設計(在《計算方法》中,采用“荷載”一詞,其單位為kPa,故“荷載”實際上指“壓強”。為避免與其他名詞混淆,本文采用“壓強”一詞代替《計算方法》中的“荷載”,本文中的“荷載”指重量或者受力)。積灰壓強可按下式計算:
q=hspρg(5)式中:q———積灰壓強,kPa;
g———重力加速度,可取10m/s2。
按文中3.1節的分析,可得:
0.4375bρg≤q≤0.625bρg
估算積灰壓強時,可取:q=0.5bρg=5bρ,對應的煙氣設計流速為u=13.33m/s。對于干灰,q=5b,其中ρ取1t/m3;對于濕灰,q=7.5b,其中ρ取1.5t/m3。
3.3 積灰重量的計算
積灰重量用于支吊架設計和向土建煙道支架、鍋爐構架設計提資。每米煙道的積灰重量可按下式計算:
F=ρ×hsp×a(6)式中:F———每米煙道的積灰重量,t/m;
ρ———積灰的密度,干灰0.8~1t/m3,濕灰1.5t/m3。
由式(2)和式(5)可得:
F=(1-ηu/8)abρ=(1-ηu/8)ρS
=(S-ηQ/8)ρ=(S/Q-η/8)ρQ(7)
式(7)表明,積灰重量受煙道截面積決定,與煙道高度和寬度無關。式(7)也可以化為式(8):
F=(1/u-η/8)ρQ(8)
將u=10~15m/s,η=30%代入式(8)得:
0.0292ρQ≤F≤0.0625ρQ
估算積灰重量時,可取:F=0.05ρQ,對應的煙氣設計流速為u=11.43m/s。
對于干灰,F=0.05Q,其中ρ取1t/m3;
對于濕灰,F=0.075Q,其中ρ取1.5t/m3。