【正文】 式和運行中燃料、空氣配送均勻性、合理性，燃料特性以及爐內(nèi)氣流動力場等燃燒調(diào)整狀況。 課題研究的方法 論文以熱偏差的綜合理論研究成果為基礎(chǔ)，從工程應(yīng)用角度出發(fā)，采用適合的數(shù)值計算方法，以 330MW 亞臨界壓力自然循環(huán)鍋爐為例，進行相關(guān)的計算分析。 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 4 第 2章 過熱器系統(tǒng)的熱偏差理論分析 概述 電站鍋爐在運行中的熱偏差由下列 5 個方面的因素造成 [5]: (1) 一個管組沿?zé)煹缹挾雀髌恋奈鼰崃科?, 這是由煙氣溫度和流速場的不均勻所引起 的 。 如果出口溫度高 , 反過來又會進一步減小蒸汽流量 。 (5) 由前一級管組出口的溫度偏差攜帶到本級管組進口的溫度偏差。這些因素也會對管子金屬壁溫的超溫起到一定的不利作用。 0hhp???? （ 21） 式子中角標 o 和 p 分別表示整個管組的平均值和所檢測管子（“偏差管”）的特定值。但隨著機組容量的增大，四角切向燃燒鍋爐過熱系統(tǒng)的局部超溫爆管問題比較突出。此外，鍋爐運行中出現(xiàn)的非正常工況也會引起或加劇煙氣側(cè)熱偏差 [7]。屏區(qū)左右兩側(cè)氣流流動 ,這樣就 造成爐膛出口截面上總體形成右側(cè)煙速大于左側(cè)的分布狀況，而且整個截面上的速度分布實質(zhì)上是沿高度和寬度方向上均呈現(xiàn)明顯的不均勻性，也就是在對流煙道入口截面的下部，右側(cè)煙氣平均速度顯著大于左側(cè)，而在上部則是左側(cè)氣流平均速度大于右側(cè)，最大煙氣流速出現(xiàn)在水平煙道的右下側(cè)。 爐膛結(jié)構(gòu)因素 [9] (1)爐膛斷面形狀燃燒器四角布置切向燃燒的爐膛，若爐膛斷面設(shè)計成正方形或接近正方形，即爐膛寬深比 a/b 時，由于燃燒器幾何軸線與相鄰爐墻夾角α和β不等，如圖 22 中所示，所造成的兩側(cè)補氣條件差異不 會很大。 (3)燃燒假想切圓直徑國內(nèi)外的試驗及運行實踐證實，切向燃燒爐膛中的實際切圓直徑遠比設(shè)計值大，且實際切圓直徑隨假想切圓直徑增大而增大。 總之，由于影響爐內(nèi)燃燒工況的因素復(fù)雜多變，運行調(diào)整工況的優(yōu)劣也影響到煙溫偏差的大小。熱效流量偏差是由于各管圈吸熱量差異引起的?，F(xiàn)代大型鍋爐由于煙道寬度尺寸相對鍋爐容量的增加而增長較慢以及為了簡化系統(tǒng)和實現(xiàn)工質(zhì)的充分混合，多采用大口徑連接管集中引入引出，集箱 的效應(yīng)在熱偏差計算中不可忽視 [12]。分配集箱和匯流集箱的引 入和引出方式既非軸向又不是沿徑向均勻分布的。 引起管間流量偏差的原因 大型鍋爐的過熱器、再熱器管束由多列并聯(lián)的管屏組成，每片管屏并聯(lián)的管子根數(shù)一般都在 4 根以上，多的達到 15 根以上 [2]。至于管材不同時，按我國“電站鍋爐水動力計算計算方法”中的數(shù)據(jù)計算，在管子內(nèi)徑為 ～ 范圍內(nèi)，奧氏體鋼的每米摩擦阻力系數(shù) o? 值是珠光體鋼 o? 值的 ～ 左右。當同屏熱偏差很大時，由蒸汽比體積引起的流量偏差也會有 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 一定的數(shù)值 [17]。 第 3 章 過熱器熱偏差基本計算方法 11 第 3 章 過熱器熱偏差基本計算方法 概述 鑒 于過熱系統(tǒng)熱偏差問題的嚴重性，如何保證過熱系統(tǒng)受熱面的可靠運行，是鍋爐設(shè)計和實際運行中的關(guān)鍵問題。 因此，改進原有計算方法中的不足之處，采用比較合理的計算方法準確計算實際危險點的管壁溫度，便成為當前鍋爐設(shè)計和超溫爆管事故改造過程中亟待解決的突出問題。 本章的重點就是建立合理的熱偏差計算模型，采用適于工程應(yīng)用的數(shù)值計算方法，結(jié)合實例進行計算應(yīng)用和分析 [19]。 沿爐膛寬度熱負荷不均勻系數(shù) kr? 布置于爐膛上部出口區(qū)域的屏式過熱器沿寬度方向的熱負荷不 均系數(shù)可以由圖 31 中的曲線 [29]查取，也可以通過差值方法把曲線擬合成公式的形式，便 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 于程序計算。 (a) (b) 圖 32 沿?zé)煹缹挾任鼰岵痪禂?shù)分布 第 3 章 過熱器熱偏差基本計算方法 13 根據(jù)國內(nèi)大量的試驗結(jié)果分析，容量在 100MW 及以下的切向燃燒鍋爐，爐膛出口及對流煙道沿寬度的熱力不均勻系數(shù) krmax,? 的一般在 ～ 范圍內(nèi)。利用已知的幾個條件可以求出函數(shù)中的五個待定系數(shù) [24]。,1。,1。假設(shè)坐標原點取在煙道左端，從左端開始，受熱面每一管屏對應(yīng)一個坐標，可以求出每一管屏處的吸熱不均系數(shù) rx? 。對每片屏中的中間管而言，每米長中間管段接受屏間煙氣輻射的面積為 oH ，其總輻射受熱面包括左右兩側(cè)，其值為ao lxsH 22? ，其中 x 為屏間煙氣對管段 a 的角系數(shù)，其計算式為： t gdsdssdx ?????? 2221 ? （ 38） 式 中： d — 管子外徑（ m ） ； 2s — 管子縱向節(jié)距（ m ）； ?— 兩管內(nèi)切線與垂直方向上的直徑的夾角（176。 就幾種情況下受熱面偏差系數(shù)的具體計算方法作一些說明： 管間煙氣輻射受熱面偏差系數(shù) f? 根據(jù)輻射受熱面積差異，屏中各種管段類 型一般可分為六種，且對應(yīng)一定的受熱面偏差系數(shù)計算公式 ：由受熱面偏差系數(shù)定義， 1?f? ； （ 311） ：olopf ElxsDlsHH 422 ???? ????? ； （ 312） ：oopf ElxsdlHH ??? ???22； （ 313） ：21032 sdEof ???? ??? ； （ 314） ：2 22sfsff ??? ?? （ 315） 對流受熱面偏差系數(shù) d? 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 ：od ?? ?? ； （ 316） ： fd ?? ? （ 317） 管前煙室輻射因數(shù) fp 的確定 屏式過熱器或再熱器垂直于煙氣輻射的各管排 : 第一排管： 222324252 ????????????????????????????????????????? dsdsdsdsdsp f （ 318） 第 1 排管的 fp 值可由計算式求出，也可以根據(jù)管子的縱向節(jié)距比 ds/2 由圖 34 中曲線查取。輻射角系數(shù)計算公式的通用表達式可以如下表示： FdsEdsDdsCdsBdsAx ???????????????????????????????????? 121314151 （ 320） 式中 A、 B 、 C 、 D 、 E 和 F 表示待定系數(shù)。為方便分析，引入任意一根管子的流量系數(shù) xk ，即： 22 xxxx gfdlk ??? ?????? ?? ? （ 321） 其中： a? 為該管子內(nèi)工質(zhì)平均比容，在初始計算時，可認為并聯(lián)各當量支管的 a? 相同，取管組進出口工質(zhì)比容的算術(shù)平均值 [23]。 則式 可以寫成： xGxxG Bkk ?? 2 00,00, ?? （ 333） 可以假定第一支管的三個流量不均系數(shù)進 行與流量相似的計算，可以計算各支管的流量不均系數(shù)。屏式過熱器管屏數(shù)為 18 片，高溫過熱器管屏數(shù)為 30 片，高溫再熱器管屏數(shù)為 60 片。在過熱系統(tǒng)受熱面中，同片各套管子可能有若干段組成，其管徑、長度、局部 阻力、管材可能各不相同，借之以平衡管子之間的流量偏差。 下面介紹一種初步的計算方法： 假設(shè)某過熱器受熱面有 N 列管屏，同屏有 n 套管子，假設(shè)第 j 管屏的蒸汽總流量為 jD （ kg/s） ； jD 可以通過屏間流量分配計算得到，可以使管間流量計算結(jié)果更為準確。 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 22 熱偏差系數(shù)計算 根據(jù)熱偏差系數(shù) ? 的定義，在計算出受熱面各管屏或各管子吸熱不均系數(shù)r? 、流量不均系數(shù) G? 及結(jié)構(gòu)不均系數(shù) g? ,后，受熱面管屏或管子的熱偏差系數(shù) ?就可以由其表達式計算；或者根據(jù)熱力計算得到管組中計算管 i 自蒸汽進口到計算點的焓增 ih? 以及相應(yīng)區(qū)段管組的平均焓增 ??ih 求得對應(yīng)管段的熱偏差系數(shù)，即： GHriihh ???? ????? （ 337） 由計算分析知道，熱偏差系數(shù)最大 的管子不一定是熱負荷最大的管子，也不一定是流量最小的管子。 從各受熱面的偏差曲線分布特點及表 的數(shù)據(jù)知，當最大熱負荷偏向煙道四分之一處時三種受熱面產(chǎn)生的最大熱 偏差系數(shù)明顯小于熱負荷對稱分布時對應(yīng)的最大值，這與通常最大熱負荷偏向一側(cè)產(chǎn)生的熱偏差較大的現(xiàn)象不符，其原因是假設(shè)最大熱負荷與最小的流量疊加在一起，產(chǎn)生了大的熱偏差?，F(xiàn)代大型鍋爐的特點是熱負荷大、蒸汽參數(shù)高、采用屏式或輻射式過熱器，受熱面工作環(huán)境溫度較高，使受熱面壁溫幾乎接近鋼材最高許用溫度，尤其是過熱系統(tǒng)受熱面，并聯(lián)管組存在的吸熱偏差和流量偏差，使偏差管壁溫超過管組的平均壁溫，甚至超過最高許用溫度，引起管子爆管事故。在確定了壁溫校核點的介質(zhì)溫度、最大熱強度和管內(nèi)壁放熱系數(shù)的基礎(chǔ)上，受熱 面的壁溫就可以根據(jù)計算公式求得。 wt 計算公式 ???????? ????? m a x2m a x 12 qqJtt jw ? ????? （ 338） 其中： jt — 計算點管內(nèi)介質(zhì)溫度（℃）； J — 熱量均流系數(shù)； 2? — 計算點管子內(nèi)壁對介質(zhì)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) [kW/（ 2m 通過過熱偏差計算，計算出計算點的蒸汽溫度 jt 和相應(yīng)的參數(shù)，根據(jù)壁溫計算模型計算 wt 和 bt 。鍋爐以最大連續(xù)負荷（即 BMCR 工況）為設(shè)計參數(shù)，鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量為 1165t/h；機組電負荷為 330MW（即 TRL 工況）時 ，鍋爐的額定蒸發(fā)量為 。 過熱器分隔屏位于爐膛上方，前墻水冷壁和過熱器后屏之間，沿爐寬方向布置四大片，每大片又沿爐深方向分為六小片。 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 26 頂棚過熱器和包墻過熱器由頂棚管，后煙道側(cè)墻、前墻及后墻、水平煙道延伸包墻組成。三種受熱面的管屏出口汽溫分布圖分別為圖 3 311 中的（ a）、（ b）所示。可以預(yù)測，如果集箱布置方式不當，引起較大的屏間流量偏差時，兩種因素重疊在一起，就會導(dǎo)致更大的汽溫偏差。 管屏出口汽溫是在考慮吸熱偏差、集箱軸向流量分配偏差因素上求出的。 實例應(yīng)用計算結(jié)果 根據(jù)熱偏差計算理論，針對兩種熱負荷分布情況，求出了后屏過熱器、高溫過熱器和高溫再熱器管屏出口平均汽溫。 立式低溫過熱器位于尾部煙道轉(zhuǎn)向室內(nèi)，水平低溫過熱器上 方，共 110 片，管徑為Φ 51，以 136mm 的橫向節(jié)距沿爐寬方向布置。 末級過熱器位于后水冷壁 排管后方的水平煙道內(nèi)，共 96 片，管徑為Φ 51，以 的橫向節(jié)距沿整個爐寬方向布置。當煙氣橫向沖刷管子時，沖刷作用最強處熱負荷最大，積灰厚度又最薄?！?)]； ? — 管子外徑與內(nèi)徑比，即 ? = nw dd / ； wd — 管子外徑（ m）； nd — 管子內(nèi)徑（ m）。該溫度用于校核管子的強度計算。對 于過熱系統(tǒng)受熱面，在進行壁溫校核計算前，應(yīng)估計到最大熱負荷管易出現(xiàn)在以下部位： （ 1）對于順列管束和屏式過熱器，最大熱負荷管是沿?zé)煔饬鞒痰牡谝慌殴茏樱? 熱負荷分布情況 （括號內(nèi)數(shù)字代表管屏序號） r? G? r? 屛式過熱器 熱負荷對稱（ ） 熱負荷非對稱（ 14,15） 高溫過熱器 熱負荷對稱（ 15,16） 熱負荷非對稱（ 22,23） 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 24 （ 2）對于錯列管束，最大熱負荷管是沿?zé)煔饬鞒痰牡谝换虻诙殴茏樱? （ 3）如果屏式過熱器的第一排管被遮蓋或是由高耐熱鋼制成，還應(yīng)校核第二排或第三排管子。 屏過、高過和高再