第36卷第2期2017年4月
红水河
HongShui River
Vol.36 No.2
Apr.2017
何佳阳
(中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，广西南宁530007) 摘要：积灰计算是烟道设计的一项重要计算内容。文章根据相关规范，对空预器至除尘器前矩形烟道的积灰 进行合理的推导和估算，揭示积灰计算和一些参数的内在关系，得出较为简化的结果。 关键词：烟道；积灰；除尘器
中图分类号:T M621.72 文献标识码:A文章编号：1001-408X(2017) 02-0058-03
全自动文具盒1概述
锅炉在燃烧过程中，会产生大量的烟气，经炉 膛出口、空预器、除尘器、引风机排向烟囱。
在除尘器净化除尘前，烟气中会含有大量的粉 尘。在机组运行的过程中，粉尘会逐渐堆积在水平 烟道的底部，长时间后会达到一个不小的高度，产 生较大的荷载，对烟道的支吊架设计和加固肋设计 产生重要影响。且烟道的积灰荷载一般均较大，是 否正确的提资，会影响到土建烟道支架和锅炉构架 设计的安全性。 因此，如何计算烟道积灰，对于烟道设计者来 说是一项重要且必须掌握的内容。
2积灰计算的主要规范
关于烟道积灰计算，各国有不同的计算规定，且差异也很大。如美国某公司规定除尘器前烟道积 灰按152 m m高度考虑，而欧洲某公司则规定无论 除尘器前后均按8m/S流速的剩余截面作为积灰高 度。我国烟道积灰计算的主要规范为D L/T5121- 2000《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》(以下简称《六道技规》）及《火力发电厂烟风煤粉 管道设计技术规程配套设计计算方法》（以下简称 《计算方法》）。
《六道技规》和《计算方法》中均规定：“除 尘器前水平烟道按锅炉允许经常运行的低负荷，并 保持
烟道内烟气流速为8m/d^，所剩余的截面作 为积灰截面计算，其积灰截面高度即为积灰高度A S p (湿式除尘器及回转式空气预热器出口烟道低位 段，按湿灰比重计算）。”
《六道技规》和《计算方法》中对于除尘器后 的烟道的积灰高度有直接取值的规定，如对于高效 率除尘器取1/6矩形烟道高度或1/6圆形烟道流通 截面，对于低效率除尘器则取1/4。然而对于除尘 器前烟道却没有直接的取值规定，因此下文将对此 进行推导，以获得一个可供设计者直接利用的结果。3积灰的计算
水平矩形烟道与其内部的积灰如图1所示。
3.1积灰的计算
根据《计算方法》的表述，可列出下述公式：
kp =b _ nQ/8a(1)式中：、—水平烟道积灰高度，m;
a----烟道截面宽度，m;
b —烟道截面高度，m;
n—锅炉允许经常运行的低负荷百分数；
Q—腿C R工况通过烟道的设计流量,
m/s。
收稿日期：2016-12-15；修回日期：2016-12-21
作者简介：何佳阳（1984)，男，广西南宁人，工程师，学士，主要从事大型火力发电厂热机专业设计工作，E-m ail:hejy@gxed。
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何佳阳：空预器至除尘器矩形烟道积灰的估算分析
因为a X6 = S,w X S = 0，因此
^s p= b - nQ^8a= b - nuS/8a
=b - nub/8 = (i - nu/,8)6(2)式中：S—烟道截面积，m2;
u---烟道中的烟气设计流速，m/s。
式(2)的自变量数量比式（1)少了 1个，但仍 不够直观。一般来说，绝大多数锅炉不投油最小稳 燃负荷百分数为30% (见后文分析），于是式（2)可 进一■步简化为
hs p = (1 - 0.3u/8)b(3)根据《六道技规》规定，空预器后通往烟囱 的烟道流速取值为10〜15 m/s，则由式（3)可得h s p 的取值范围为：
0.4375b 矣h s p 矣 0.625b
当流速取下限值时，hsp取上限值；当流速取上 限值时，hsP取下限值。
一般地，在初步估算积灰高度时，可按上下限的 均值hsP = 0.53b或建议直接取0.5b更便于记忆。
需要指出的是，式（1)中低负荷流量n Q是近似 值，且偏于保守，故此式仅用于估算。若在施工图阶 段进行更进一步的精确计算时，则可按《计算方法》的表述，以锅炉厂提供的实际低负荷流量数据代替 n Q进行计算。
对于倾斜烟道，积灰高度计算按下式：
h q x = h s P(1 - tg a) (4)式中:h,p—倾角为a时的积灰高度,m;
a —烟道底面与水平面的夹角。
大型盆景花盆3.2积灰压强的计算
积灰压强用于烟道加固肋设计（在《计算方 法》中，采用“荷载”一词，其单位为k P a，故 “荷载”实际上指“压强”。为避免与其他名词混 淆，本文采用“压强”一词代替《计算方法》中的“荷载”，本文中的“荷载”指重量或者受力）。积灰压强可按下式计算：
q =h s P pg(5)式中：9----积灰压强，k P a;
g—重力加速度，可取10m/s2。
按文中3.1节的分析，可得：
0.4375bpg ^q ^ 0.625bpg
估算积灰压强时，可取：q = 0.5bpg = 5bp ，对 应的烟气设计流速为u = 13.33 m/s。
对于干灰，q = 5b，其中p取1t/m3;
对于湿灰，q = 7.5b，其中p取1.5t/m3。
3.3积灰重量的计算
积灰重量用于支吊架设计和向土建烟道支架、锅炉构架设计提资。每米烟道的积灰重量可按下式
计算：切铝锯片
F = p X h s P x a(6)
式中：F---每米烟道的积灰重量，t/m;
p----积灰的密度，干灰0.8〜1t/m3，湿灰
1.5 t/m3。
由式(2)和式(5)可得：
F = (1 - n u/8)abp = (1 - n u/8)p S
气浮刮渣机= (S-n Q/8)p = (S/Q-n/8)p Q(7)式(7)表明，积灰重量受烟道截面积决定，与
烟道高度和宽度无关。式(7)也可以化为式（8)：
F = (1 /u - n/8)p Q(8)
将 u = 10 〜15 m/s，n = 30%代入式（8)得：
0.0292p Q ^F ^ 0.0625p Q
估算积灰重量时，可取：F = 0.05p Q，对应的
烟气设计流速为u = 11.43 m/s。
对于干灰，F = 0.05Q，其中p取1t/m3;
对于湿灰，F = 0•075Q，其中p取1•5t/m3。
4分析
1)从文中3.1节的推导可知，除尘器前烟积灰高度约为烟道截面高度的一半。取值h S p= 0.5b不仅便于记忆，利于计算，也接近上下限的平
均值，且与上下限偏差不大。
2)从文中3.2节的推导可知，积灰的压强仅与烟道的高度有关，有简单的正比关系，这个内在
关系可以让设计者选取合适的烟道高度，调整烟道
底面积灰与其它因素产生的组合压强值大小与顶面
和侧面接近，使各面加固肋规格接近。
根据《计算方法》，道体的加固肋中心间距按
引向器
照强度条件计算公式，与组合压强的平方根成反 比；按照刚度条件计算公式，与组合压强的三次方
根成反比。烟道底面的主要压强常常来自于积灰，
因此，通过采用合适的烟道高度来减小积灰压强可
以增大加固肋间距，减少钢材耗量；另外，可以通
过调整积灰压强，使底面组合压强与其他各面的组
合压强接近，避免底面选取的加固肋规格过大。
与除尘器后烟道相比，可以看出，除尘器前烟
道的积灰高度和压强约是除尘器后烟道的3倍（当
除尘器烟道积灰高度取1/6烟道高度且前后烟道截
面尺寸大致相同时）。
3)从文中3.3节推导可知，每米烟道积灰的重量估算表达式为F= 0.05p Q，可以看出，积灰重
量仅受烟气流量决定，且与烟气的流量成线性关 系。一般地，在机组容量条件确定时，烟气设计流
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红水河2017年第2期
量0即可确定一个范围等级，说明积灰的重量与 机组容量等级有一定的内在关系，根据机组容量可 大致估算出积灰的重量。此式与上限0.0625p Q较 为接近，与下限0.0292p〇则偏差较大，但本文认 为取0.05p〇仍有其较大的合理性。原因在于以下 几点：
其一，根据《六道技规》，空气预热器通往除 尘器的烟道设计流速，当燃用高灰分且磨损性较强 的燃料时，宜取下限值（此时积灰重量为上限值）。
其二，根据工程经验，工程设计在早期阶段, 往往由于各种因素，比如图纸审查、方案优化等导 致布置修改，烟道的设计流速可能并不是确定的，无法以流速来精确确定积灰的荷载。因此荷载设计 在早期配合阶段往往遵循宜大不宜小的原则。
ee22其三，设计者设计烟气流速时为保证其设计裕 量，避免设计误差导致实际运行时与规范偏离，一 般取流速时不会很接近上下限，取流速均值附近的 数值比较常见。
根据此式，即可在工程设计开展的较早阶段，在与锅炉厂及土建专业初步配合的阶段，提出烟道 的荷载。
4)《六道技规》中关于“按锅炉允许经常运 行的低负荷”的说法，设计中有不同的见解。因为虽然大多
数锅炉设计的不投油最小稳燃负荷百分 比为30%，但在实际运行中，锅炉很少会长期保 持在30%的低负荷运行，一般来说不会低于50%，否则会对设备的安全经济运行造成较大的影响。按 文中3.1节的推导，取n = 50%时，积灰高度的取 值范围为0.06256矣A s p矣0.3756。如果烟道截面 较小，设计流速较高，计算出的除尘器前烟道积灰 高度比除尘器后的还小，此结果应与规范的初衷不符，其下限不应低于低效率除尘器后的烟道积灰高 度（0.256)。如果取n = 40%，则积灰高度取值范 围：0.256矣A sp矣0.56，其下限恰好等于低效率除 尘器后的积灰高度，但是n = 40%在锅炉设计和实 际运行中并没有太大的取值依据。因此，本文仍按 绝大多数锅炉设计允许的不投油最小稳燃负荷百分 比n = 30%进行计算。
5结论
从以上各节分析可知，在对积灰进行估算时, 积灰高度和压强仅与烟道截面高度有关，积灰重量 仅与通过烟道的烟气流量有关，且均为简单的线性 关系。这些内在关系可以让设计者在前期设计时综 合考虑支吊架、加固肋设计，并结合烟道的阻力计 算，快速合理地选择烟道的截面与流速。本文推导 的这些结果，使得除尘器前的烟道积灰计算结果可 以和除尘器后的一样简单直观。特别值得注意的 是，本文中的设计流量〇是指通过烟道的设计流 量，当G为一根烟道的设计流量时，得出的结果 是一根烟道的每米积灰重量，当〇为一台机组的 烟道设计流量时，得出的结果是一台机组的每米烟 道积灰重量。
另外，由于圆形管道的积灰截面积计算比矩形 管道复杂太多，难以得出一个简单直接的计算结 果，因此不在本文讨论。
参考文献：
[1] DL/T512卜2000，火力发电厂烟风煤粉管道设计技术
规程[S].
[2]钱成绪.火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程配套
设计计算方法[M].北京：中国电力出版社，2004.
Estimation and Analysis of Ash Deposition in a Rectangular Flue Duct
Between Air Preheater and Dust Collector
H E Jiayang
(China Energy Engineering Group Guangxi Electric Power Design Institute Co., Ltd., Nanning, Guangxi, 530007) Abstract ：The ash deposition calculation i s an important content in flue duct desi
gn.The ash deposition in rectangular flue
duct between air preheater and dust collector i s estimated in the paper based on the relevant specifications,which reveals the
inherent relationship between the ash deposition calculation and some parameters,and concludes a simplified result. Keywords ：flue duct;ash deposition;dust collector
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