气包计算1文档格式.doc
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1）蒸发面负荷通过锅筒水面单位面积的蒸汽流量称为蒸发面负荷。
当蒸汽流量用体积流量时，称为蒸发面体积负荷；
用RA，（m3/m2·
h）表示；
当蒸汽流量用质量流量时，称为蒸发面质量负荷，用R`A，kg/（m2·
/h）表示。
2）蒸汽空间负荷通过蒸汽空间单位容积的蒸汽体积流量，称为蒸汽空间体积负荷，用Rr，m3/m3·
h表示。
即
式中v”……蒸汽比容，m3/kg
V……蒸汽空间体积，m3。
不同锅筒压力下，蒸汽与蒸汽空间容积负荷的关系可于《实用锅炉设计手册》P-490图10－3中查得。
对于工业锅炉有推荐值如下表所示。
表10－6工业锅炉蒸汽空间体积负荷Rv的推荐值
锅筒压力
Pgt/Mpa
蒸汽空间体积负荷
Rv/（m3/m3h）
0.4
630～1310
0.7
610～1280
1.0
610～1250
1.3
580～1200
1.6
570～1150
2.5
540～1080
4.0
510～1050
3、汽包中存有一定数量的饱和水，因而具有一定的蓄热能力。
当工况发生变化时，可以减缓汽压变化的速度。
蓄水量越大，越有利于负荷发生变化时的运行调节。
二、汽包内径计算
以V-301为例
1、由自控要求
事故发生时，汽包内蒸干时间按7.5min
设汽包长径比为3：
1
正常液位处于汽包全容积的1/3容积位置，如右图
全容积1/3部分
则汽包内径计算如下：
容积
式中qm为蒸汽质量流量kg/h
t为蒸发时间min
ρL为入口锅炉给水密度kg/m3。
则
2、由锅炉负荷要求
对于工业锅炉蒸汽空间体积负荷Rv，在4.0Mpa（A）操作压力下。
推荐值为510～1050m3/m3·
h，以其最小值Rv＝510m3/m3·
h，计算，
根据
假设汽包蒸汽空间体积为汽包全容积的40%（汽包内件占10%）
汽包内径
由锅炉负荷要求计算需考虑一定的安全储备，上式中考虑了20％的余量。
结合上述两个要求并经圆整，该汽包可为φ2600×
7800。
按照同样方法我们对东洋的一气包进行了核算，计算结果如下表：
工艺条件
焦化（EOR）
东洋
方法一
方法二
蒸汽质量流量kg/h
1.2×
64988
64285
蒸汽空间体积负荷m3/m3·
h
510
蒸汽密度kg/m3
16.505
15
蒸干时间t分钟
7.5
锅炉给水进口压力barA
34
28
RouL锅炉给水密度kg/m3
828.578
长径比
3
结果直径m
2.465
2.571
2.311
2.488
圆整后
φ2600×
7800
φ2400×
7000
φ2500×
7500
小结，实际计算中我们需同时考虑汽包气相（蒸汽空间体积负荷）及液相（液位高度）的要求，两者相结合，选择同时满足两者要求的汽包直径值。
三、汽包内件
1、一次分离元件
其作用是消除汽水混合物进入汽包时带有的动能并将蒸汽和水初步分离，进入汽包的汽水混合物的干度一般小于10%，一次分离元件出口的蒸汽湿度应降低到0.5%～1.0%。
常用的一次分离元件有旋风分离器、挡板（包括进口挡板、缝隙挡板）、水下挡板、和金属丝网。
以下是挡板相关计算。
1）缝隙挡板
缝隙挡板将汽包空间分为两部分，汽水混合物自引入管引出经缝隙挡板进入蒸汽空间时受到两次转弯而产生惯性分离。
适用范围为：
低压和中压，用于高压时如水位波动易影响蒸汽品质；
汽水混合物入口速度ω2＝2～3m；
汽水混合物引入管靠近汽包正常水位线上、下30°
，沿汽包长度均匀引进。
设计时要保证缝隙挡板间通流速度ω4及下部排水速度ω5在允许的范围内，否则缝隙出口蒸汽可能冲起汽包水，造成水滴飞溅。
推荐的ω4值见下表。
表10-20缝隙挡板间蒸汽通流速度ω4的推荐值
压力Mpa
ω4m/s
0.49
2.5～3.7
0.785
2～3
1.079
1.7～2.6
1.37
1.5～2.3
1.67
1.4～2.1
2.55
1.1～1.7
4.41
0.9～1.35
7.85
0.65～0.95
10.89
0.46～0.7
排水速度ω5在低压时应保持0.5～1.0m/s，中压时＜0.2m/s，高压时＜0.15m/s，以免排水带汽引起水位膨胀。
2）进口挡板
进口挡板用3～5mm的钢板制成，安装在汽水混合物引入管的进口处。
其作用是消除汽水混合物进入时的动能，并借助工质的转弯对汽水进行惯性分离。
进口挡板适用于汽水混合物进口速度w2较低的情况（中压时w2＜3m/s；
高压时
w2＜2.5m/s,＝）否则会使汽水混合物中的水滴碰得太细而造成蒸汽二次带水。
2、二次分离元件
二次分离元件也称细分离元件，利用离心式、膜式及节流作用的原理将蒸汽中携带的细小水滴分离出来。
均汽板是装设在汽包顶部的具有一定宽度和长度的多孔板。
它利用多孔板的节流作用使蒸汽沿汽包的长度和宽度方向都均匀分布，防止蒸汽负荷局部集中，从而能有效的利用汽包的汽空间、降低蒸汽的上升速度，有利于进行重力分离。
均汽板还可以阻挡一些小水滴，因而具有一定的细分离的作用。
均汽板的总长度应不小于汽包直段长度的三分之二，以增加蒸汽空间的利用程度。
设计均汽板时需控制蒸汽穿孔速度、均汽板上部通道中蒸汽的纵向速度、均汽板前蒸汽上升速度及均汽板的阻力等指标。
均汽板前蒸汽上升速度太高会影响重力分离。
蒸汽穿孔速度过高则阻力太大，过低则不能起到均匀蒸汽负荷的作用。
均汽板孔中气速和板前气速的推荐值如下表：
锅筒绝对压力/Mpa
0.78
1.08
7.84
15.3
孔中气速推荐值/（m/s）
25
20
17
13.5
11
8
6.5
6
4
孔中气速最大值/（m/s）
30
23.5
18
16.5
10
8.5
板前气速/（m/s）
1.5～
1.8
1.2～
1.4
1～
1.2
0.9～
1.1
0.8～
0.65～
0.95
0.5～
为了防止饱和蒸汽引出管管口附近局部抽出大量蒸汽，而破坏均汽板的正常工作，饱和蒸汽引出管入口速度ω0≤0.7*孔中气速ω1
3、汽包内件计算结果
天脊合成氨
上升管总流量kg/h
6048
上升管气相流量m3/h
110
上升管液相流量m3/h
上升管气相密度kg/m3
19.52
上升管液相密度kg/m3
801
汽包内径m
900
汽包长度mm
1800
汽包入口管根数
2
汽包入口管口直径mm
65
汽水混合物入口速度ω2m/s
0.25113206
缝隙宽度mm
50
缝隙长度mm
1400
缝隙挡板间蒸汽通流速度m/s
0.436507937
均汽板设计长度mm
丝网除沫器长度mm
饱和蒸汽引出管流量kg/h
1200
饱和蒸汽引出管蒸汽密度kg/m3
丝网除沫器宽度mm
380
通过丝网的实际气速m/s
0.057435255
下部排水长mm
下部排水宽mm
74
下部排水速度m/s
0.016087516
均汽板孔径mm
5
均汽板小孔面积m2
1.9635E-05
均汽板小孔总面积
0.003436117
均汽板孔速m/s
8.892466662
均汽板横向孔数
均汽板纵向孔数
7
均汽板小孔数量
175
均汽板孔间距mm（横向）
54
均汽板孔间距mm（纵向）
47
按孔间距核算均汽板长度（横向）
1404
按孔间距核算均汽板长度（纵向）
376
饱和蒸汽引出管根数
饱和蒸汽引出管管径mm
饱和蒸汽引出管出口速度m/s
8.488263632
530
40
rouL锅炉给水密度kg/m3
0.701864182
0.745978
结果长度m
1.403728363
1.4919559
φ900×
经计算，按目前尺寸设计的汽包内件可以满足工艺要求。
4、计算步骤
以焦化120%负荷为例；
ω2＝
通过丝网的实际气速4748.4/3600/4.505=0.293m/s
ω5＝
四、总结
1）汽包直径取决于液位高度以及蒸汽空间负荷。
2）汽包内件设计，取决于循环汽水混合物。
但在汽包开始内件设计之前需先确定汽包直径。
3）本文在计算汽包时考虑了20%的余量，但不同工况下汽包的余量应取多少需根据实际情况加以考虑。
4）计算相同类型的汽包时需特别注意正常液位所处的位置。
经过考察，依照以上计算步骤，可以较为准确的计算出气包的内径，以及部分内件的尺寸，可以作为气包核算的一种参考方法。
参考文献
l《实用锅炉设计手册》
l《化工机械工程手册》中卷
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