热工设备表面散热检测计算方法研究

武汉理工大学论文（设计）-1-摘要能源是制约经济发展的颈瓶，随着经济的发展，能源危机越发显得突出和重要。因此，提高能源的利用效率，在生产中切实做好节能降耗工作对缓解能源危机，保障国民经济持续、稳定、健康发展具有重要的意义。水泥生产是国民经济中的一个耗能大户，以新型水泥预分解生产工艺为例，每生产1吨水泥约消耗0.1到0.12吨标准煤，其能耗占到水泥生产成本的40%～60%，其中窑体表面散热损失又占熟料实际热耗的20%左右。为了实时监控窑体表面温度，尽可能减少表面散热，就必须解决好热工设备表面散热的测量与计算问题。现有的计算中所用到的表面综合换热系数的计算范围，其温度范围上限仅为240℃，已严重不能满足新型干法水泥窑表面散热计算的需要。为此，本论文对现有的计算温度区间的相关参数及理论进行了重新的分析研究，得到了计算综合换热系数的回归方程，并应用于对实际范例的计算，结果表明，所得到的方程较好地解决了不同情况下表面综合换热系数的计算问题。我们得到的回归方程如下：转动设备表面散热综合换热系数方程：当风速W=0时：α=0.246△t+35.34当风速W≠0时：在温差△t≤118.13-18.57w-4.76w20.0027w+0.515时：α=（0.0027w+0.265）△t+4.76w2+18.57w+35.36在温差△t＞118.13-18.57w-4.76w20.0027w+0.515时：α=（-0.1774w5+1.0957w4–2.5536w3+2.7461w2–1.3201w+0.2743）△t–0.88w2+22.14w+76.90不动设备表面散热综合换热系数系数方程：当风速W=0时：α=0.251△t+25.07当W≠0时：α=（0.0009w3-0.0149w2+0.0808w+0.176）△t-0.305w2+11.793w+41.64关键词：能源危机综合换热系数回归方程节能武汉理工大学论文（设计）-2-AbstractEnergyisrestrictioneconomicdevelopment,alongwiththedevelopmentofeconomy,energycrisisthemorelooksoutstandingandimportant.Thereforeraiseenergy,useefficiency,inproduction,makeenergysavingconscientiouslytofall,consume,workisensuredforalleviatingenergycrisis,havecontinuednationaleconomy,stabilize,healthydevelopmenthaveimportantmeaning.Cementproductionisthatoneinnationaleconomyconsumescanbighousehold,decomposeinadvancewithnewcementtoproducetechnology,forexample.Perproduce1tonsofcementcontractconsumption0.1to0.12tonstandardcoals,Itsspecificpowerconsumptiontakestheofcementproductioncost40%～60%,againtakethe20%ofcookedmaterialactualhearrateinwhichkilnbodysurfaceheatlossduetoradiationcontrol.Forthemonitoringkilnbodysurfacetemperatureofrealtime,reducesurfacescatteredheatasfaraspossible,mustsolvethehotmeasureandcalculationofworkequipmentsurfacescatteredheatproblem.Thecalculationofthesurfacecomprehensivecoefficientofheatexchangethatusesinexistingcalculationscope,itstemperaturescopeupperlimitisonly240℃,alreadyseriouscannotsatisfynewdrylawcementkilntheneedsofsurfacescatteredhotcalculation.Thereforethispaperforexistingcalculation,theoryandtherelatedparameteroftemperatureintervalhavegoneonagainanalyseresearch,havegottencalculationtosynthesizetheregressionequationofthecoefficientofheatexchange,andapplicationinthecalculationforactualexample.Asaresult,theequationthatgetshassolveddifferentconditionbettertotakeoffthecalculationofthesurfacecomprehensivecoefficientofheatexchangeproblem.Theregressionequationthatwegetisasfollows:Turntheequipmentsurfaceequationofthescatteredhotcomprehensivecoefficientofheatexchange:WhenwindspeedW=0:α=0.246△t+35.34WhenwindspeedW≠0:Indifferenceintemperature△t≤118.13-18.57w-4.76w20.0027w+0.515:α=（0.0027w+0.265）△t+4.76w2+18.57w+35.36Indifferenceintemperature△t＞118.13-18.57w-4.76w20.0027w+0.515:α=（-0.1774w5+1.0957w4–2.5536w3+2.7461w2–1.3201w+0.2743）△t–0.88w2+22.14w+76.90Donotmovetheequipmentsurfacescatteredequationofthehotcomprehensivecoefficientcoefficientofheatexchange:WhenwindspeedW=0:α=0.251△t+25.07WhenwindspeedW≠0：α=（0.0009w3-0.0149w2+0.0808w+0.176）△t-0.305w2+11.793w+41.64Keyword:EnergycrisisThecomprehensivecoefficientofheatexchangeRegressionequationEnergysaving武汉理工大学论文（设计）-3-第一章绪论能源是制约经济发展的颈瓶，随着经济的发展，能源危机越发显得突出和重要。因此，提高能源的利用效率，在生产中切实做好节能降耗工作对缓解能源危机，保障国民经济持续、稳定、健康发展具有重要的意义。能源是是人类社会发展最强大的动力引擎。世界各国的发展实践表明：国家和地区经济发展的速度和发达程度越来越明显地取决于现代能源供应保障系统的能力和建设状态。例如.2000年.，占世界人口12%的西欧和北美发达国家.其一次能源消费却，占了全球的44%【1、2】。我国的能源消费结构中，是以煤炭为主要能源的国家。煤炭是中国最主要的能源。长期以来，中国一次能源消费的70%以上来自煤炭【3】。煤炭在一次能源消费结构中的比重一直很大。尽管中国始终在致力于提高本国能源的自给水平，但是发展的社会经济却对有限的资源基础提出了越来越大的挑战。我国能源短缺与水泥工业快速发展急需大量能源的矛盾将日益尖锐。2005年水泥工业的能源问题己摆在而前。我国水泥工业主要以煤炭为燃料，以电能为动力，是典型的耗能大户。虽然我国煤炭资源丰富，但分布并不平均，且低挥发份煤和含硫量大的煤较多，能够用于水泥工业的煤质越来越差。水泥工业是能源资源消耗较大的产业，按照8亿吨水泥熟料10亿吨水泥产量考虑【4】，则每年我国水泥工业需要标准煤炭9600万吨(按每吨熟料热耗为120kg标准煤计)，占全年煤炭总产量的8.5%。虽然我国是煤炭大国，但世界七大煤炭大国中，只有我国的存采比不足百年，其余六国均在210年以上【5】，充分认识能源对经济和社会发展的支撑作用。水泥工业是国民经济中的一个耗能大户。水泥生产中的能耗费用在整个生产成本中的能耗费用在整个生产成本中占有相当大的比例。因此，长期以来世界各国对降低水泥生产的单位能耗作了不懈的巨大努力。至今的主要作法表现在一方面纷纷以新开发出来的高效节能设备取代水泥工艺过程中能耗高的老设备或节能新技术改造老设备，并努实现工艺过程的优化，从而大大降低了燃料能和电能的消耗；另一方面则努力采用新技术以加强工艺过程中废热的回收利用，从而使废热的利用率达到了一个较高的水平；另外通过掺混合材料水泥的生产和降低能耗水泥的开发也获得了可观的节能效益。经过几十年来人们的艰苦努力，发达国家水泥生产的单位能耗指标已有了很大的下降。我国在这方面也取得了显著的成效，但与发达国家相比，仍有较大差距。由此可见水泥窑的能耗偏高，高能耗已经成为制约水泥企业经济效益提高的重要因素。因此，采用各种措施来实现水泥窑的节能降耗目标是推动水泥工业技术进步的重要任务。水泥窑是一种高能耗的热工设备，近代发展起来的各种新型干法窑的主要特色是产量高和热耗低。即使这些低热耗的水泥窑能源消耗也要占到水泥生产成本的40%～60%【6】，熟料热耗主要有四方面：①熟料形成热。②成品带走的热量。③废气与飞灰带走的热量。④系统表面的散热损失。其中窑体表面散热损失又占熟料实际热耗的20%左右。如云南水泥有限公司Ф3.3m×52m五级旋风筒预热器窑的标定数据：熟料形成热占37.195%；成品带走的热量占5.42%；废气与飞灰带走的热量占28.83%；系统表面的散热损失占22.58%；其它占5.98%。由此可见，减少系统的散热损失非常重要，且所需资金又少的节能办法就是采用隔热材料提高窑体隔热保温效果，使用隔热砖的水泥窑窑体表面的热流量减少、温度降低。如果能把表面散热降到10%以下，每年按照8亿吨水泥熟料来计算，则每年我国水泥土业可节约标准煤炭960万吨(按每吨熟料热耗为120kg标准煤计)以上。在保持原有燃料消耗的水平上，窑温增高，加速了水泥生料的预分解和熟料的煅烧，从而提高了熟料的质量和产量，使熟料热耗降低，能少排放上百万吨二氧化硫，并可降低排风机电耗。所以，我们作为一个水泥生产大国，从长远战略方针来看中国经济和社会发展，节能降耗是一个迫切的任务。为推动全社会开展节能降耗，缓解能源颈瓶制约，建设节约型社会，促进经济社会可持续发展，为建设节约型社会，为实现中国水泥工业可持续发展，战略思路是在武汉理工大学论文（设计）-4-科研开发与工程设计中，要以节约资源、能源和可持续发展为主导，全面提升技术经济指标与世界先进同步，使水泥产品高质量、装备大型化、生产集约化，逐步使中国水泥工业成为产业结构合理的水泥制造业。我国水泥工业应积极发展新型干法生产技术，淘汰技术落后且能耗大的立窑、中空干法窑、湿法窑及立波尔窑等。近二、三年中国新型干法生产线的熟料标煤耗己达到104kg标煤/t【7】，水泥综合电耗己降到100kWh/t,可望达到95kWh/t，而1998年的熟料热耗175kg标煤∕t，水泥综合电耗114kWh∕t（平均）【8】，表明中国水泥工