【正文】 失外，還有與集箱中縱向氣?流成交叉的各管子中出來的氣流所引起的渦流損失，管子中的蒸汽速度相對(duì)于集箱內(nèi)縱向速度的比值越大，則引起的渦流損失越大。應(yīng)當(dāng)作適當(dāng)?shù)男拚?。東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 28 在分配集箱中，沿工質(zhì)流向蒸汽流速逐漸減小，動(dòng)能逐漸轉(zhuǎn)為壓力能，壓力沿 線oa上升，但因集箱中有流動(dòng)阻力 ，一部分靜壓的增量被流動(dòng)阻力所以抵消，因此分配集izp?箱中壓力分布曲線為 。沿集箱長(zhǎng)度，由于工質(zhì)速度、重位壓頭和阻力損失的變化，使各點(diǎn)的壓力不等，從而影響與其相連的管子的進(jìn)出口壓差，引起各管工質(zhì)流量分配不均。 在熱力計(jì)算中，管束總的吸熱量為： (42)???fdhq 式中： —管束前煙氣對(duì)管束的輻射熱量qQ —管束后煙氣對(duì)管束的輻射熱量h —管束間對(duì)流換熱量d東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 26 —管束間輻射換熱量hQ (43)??jqwqwqwq BHTT???????????? (44)??jhwhwhwq BTTQ???????????? (45)????djwdHB (46)?dfjfTQ? 以上各式中： —管束前煙氣溫度qT —管束前煙氣黑度? —管子灰污表面溫度w —管子灰污表面黑度 —管子吸熱管束前煙氣輻射的受熱面積qH —計(jì)算燃煤量jB —管束后煙氣溫度hT —管子吸收管束后煙氣輻射的受熱面積 —管束間煙氣平均溫度 —管束對(duì)流受熱面積dH —管束輻射受熱面積f —對(duì)流放熱系數(shù)d? —輻射放熱系數(shù)f 對(duì)每一管圈，由于各段管子的 ， ，或 不同，以及角系數(shù)不同，所以，應(yīng)分dHfd?段計(jì)算以上四種吸熱量，每一段管子的吸熱量是四種吸熱量的總和，而整個(gè)管圈的吸熱第 4 章 熱偏差和壁溫計(jì)算 27 量是各段管子的吸熱量的總和。第 4 章 熱偏差和壁溫計(jì)算 25 第 4 章 熱偏差和壁溫計(jì)算 熱偏差系數(shù)的計(jì)算熱偏差系數(shù)的計(jì)算公式為： ， GFqpjpjjHq????/1(41)式中， 為吸熱不均勻系數(shù)， ； 為結(jié)構(gòu)不均勻系數(shù)， ； 為流q?pjq??F pjFG量不均勻系數(shù)， 。5)各燃燒器配風(fēng)與投停方式影響 當(dāng)燃燒器配風(fēng)不均或鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，燃燒器缺角或缺對(duì)角運(yùn)行，會(huì)使?fàn)t內(nèi)火焰中心發(fā)生偏斜。燃燒器軸線與兩側(cè)墻夾角不等，造成射流兩側(cè)補(bǔ)氣條件差別大，由補(bǔ)氣差異而引起的作用在射流兩側(cè)的壓差，使氣流容易貼邊。細(xì)長(zhǎng)型噴口射流剛性比矮胖型要強(qiáng)。當(dāng)灰渣撞擊爐膛時(shí)，若仍保持軟化或熔化狀態(tài)，易粘結(jié)附于爐壁上形成結(jié)渣，尤其是在有衛(wèi)燃帶的爐膛內(nèi)壁，表面溫度很高，又很粗糙，更容易結(jié)渣。第四，當(dāng)煙溫高時(shí)，煤灰呈熔化或半熔化狀態(tài)，熔融灰會(huì)直接粘在受熱面上，產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)渣。堿金屬直接凝結(jié)在受熱面上會(huì)形成致密的強(qiáng)粘結(jié)灰。由于局部缺氧，將使 CO 含量急劇增加。首先，當(dāng)過量空氣系數(shù)增加時(shí)，爐膛出口煙溫降低，可減輕對(duì)流過熱器和再熱器積灰、結(jié)渣。三次風(fēng)反切對(duì)下部燃燒區(qū)域?qū)嶋H切圓影響不大，因而對(duì)燃燒基本沒有影響。并且隨著二次風(fēng)反切角度的變化，爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生變化，導(dǎo)致水平煙道內(nèi)煙速最高點(diǎn)位置從煙道一側(cè)轉(zhuǎn)移到另一側(cè)，期間速度分布不均勻性經(jīng)歷了先減小后增大的過程。合適的一次風(fēng)反切可以減少爐膛扭轉(zhuǎn)殘余，同時(shí)一次風(fēng)反切延長(zhǎng)了煤粉在著火區(qū)段的著火時(shí)間，有利于煤粉著火，比較適合于著火困難的鍋爐。(1)減少假想切圓直徑東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 22 可以通過改變整組或者部分燃燒器角度來減少假想切圓直徑，也可以采用噴口背火側(cè)加裝導(dǎo)流板的方法來改變假想切圓直徑的大小。在某些大型鍋爐中，還用來減少大氣污染。這是因?yàn)樵跔t膛出口附近的高溫對(duì)流受熱面中，只是煙氣流量增加了，但傳熱溫壓基本不變。3 煙氣再循環(huán) 用再循環(huán)風(fēng)機(jī)從鍋爐尾部低溫?zé)煹乐?一般為省煤器后)抽出一部分溫度為 250~350℃的煙氣，由冷灰斗附近送入爐膛，可以改變爐內(nèi)輻射和對(duì)流受熱面的吸熱量分配，從而達(dá)到調(diào)節(jié)汽溫的目的。2 噴水減溫 大型鍋爐的過熱器系統(tǒng)一般布置二級(jí)噴水減溫器，第一級(jí)布置在屏式過熱器前，噴水量大些，以保護(hù)屏式過熱器不超溫，并作為過熱汽溫的粗調(diào)節(jié)。但燃燒器的傾角不宜過大。而在低負(fù)荷時(shí)，燃燒器向上傾斜。(2)改變?nèi)紵鬟\(yùn)行方式 將不同高度的燃燒器噴口投入或停止運(yùn)行，或者幾組燃燒器切換運(yùn)行，通過射流分組，使得每級(jí)燃燒器的高度都變小，改善射流的補(bǔ)氣調(diào)節(jié)，增強(qiáng)射流的抗偏轉(zhuǎn)能力，以此來改變爐膛火焰中心位置的高低以及改變實(shí)際切圓的大小來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)汽溫的目的。5 加裝節(jié)流圈 在受熱面管子入口處加裝不同孔徑的節(jié)流圈，可以增加管內(nèi)蒸汽的流動(dòng)阻力，控制各管的蒸汽流量，減少各管中的流量不均，使流量不均系數(shù)接近于 1。使原在左側(cè)的蒸汽移至右側(cè)，而原在右側(cè)的蒸汽移至左側(cè)。某些電廠的運(yùn)行人員只求機(jī)組運(yùn)行可靠，而沒有做到壓紅線或靠紅線運(yùn)行的現(xiàn)象也普遍存在，這必將使得機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性下降，應(yīng)引起有關(guān)部門的足夠重視。據(jù)調(diào)查，導(dǎo)致受熱面高溫腐蝕的主要原因是爐內(nèi)燃燒不良和煙氣動(dòng)力場(chǎng)不合理，控制管壁溫度是減輕和防止過熱器和再熱器外部腐蝕的主要方法。對(duì)于過熱器和再熱器系統(tǒng)出現(xiàn)磨損的常常是布置于尾部豎井的低溫受熱面。當(dāng)燃用含有一定量硫、鈉和鉀等化合物的燃料時(shí)，在 550~700℃的金屬管壁上還會(huì)發(fā)生高溫腐蝕，當(dāng)火焰沖刷水冷壁時(shí)也會(huì)發(fā)生。 受熱面站污 國(guó)產(chǎn)大容量鍋爐有的不裝吹灰器(前期產(chǎn)品)，或有吹灰器不能正常投用，往往造成爐膛和過熱器受熱面積灰，特別在燃用多灰份的燃料時(shí)，容易造成爐膛結(jié)焦，使過熱器超溫。通過分析及計(jì)算發(fā)現(xiàn)：在一定的負(fù)荷范圍內(nèi)，屏式過熱器存在低負(fù)荷時(shí)壁溫反而高的現(xiàn)象。據(jù)有關(guān)部門計(jì)算：水份增加 1%，過熱器出口蒸汽溫度升高約 1℃左右。當(dāng)灰份增加時(shí)，會(huì)使燃燒惡化，燃燒過程延遲，火焰溫度下降，一般，燃料中灰份越多，在實(shí)際運(yùn)行中汽溫下降幅度越大。 燃料成分對(duì)汽溫的影響是復(fù)雜的?？梢?，給水溫度變化對(duì)蒸汽溫度影響之大。計(jì)算及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，給水溫度每降低 1℃，過熱蒸汽溫度上升 0。有時(shí)，兩側(cè)的煙溫偏差還相當(dāng)大 (石橫電廠 6 號(hào)爐最大時(shí)曾達(dá)250℃ )，因而引起較大的汽溫偏差。如果運(yùn)行中爐內(nèi)煙氣動(dòng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)出現(xiàn)偏斜，則沿爐膛寬度和深度方向的煙溫偏差就會(huì)增加，從而使水平煙道受熱面沿高度和寬度方向以及尾部豎井受熱面沿寬度和深度方向上的煙溫和煙速偏差都相應(yīng)增大。遺憾的是，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)效果不甚理想。此外，石橫電廠 5 號(hào)爐在 100%負(fù)荷時(shí)，燃燒器噴嘴向上擺動(dòng) 1 度，再熱器汽溫上升 ℃。按燃燒器形式的不同，改變火焰中心位置的方法一般分為兩類：擺動(dòng)式燃燒器和多層燃燒器。 因此，從原理上將煙氣再循環(huán)是一種較理想的調(diào)溫手段，對(duì)于大型電站鍋爐的運(yùn)行是十分有利的。在高負(fù)荷時(shí)，從爐膛上部送入，起保護(hù)高溫對(duì)流受熱面的作用。有些電廠還反映用調(diào)節(jié)擋板時(shí)，汽溫變化滯后較為嚴(yán)重。蘇制 E II 670/ 140 型鍋爐的再熱汽溫的調(diào)節(jié)就是利用這一裝置實(shí)現(xiàn)的。5~2 倍集箱直徑，在運(yùn)行中應(yīng)盡可能減小末級(jí)噴水量，末級(jí)噴水量只要維持在足夠用來調(diào)節(jié)出口汽溫即可。另外，當(dāng)文氏管式減溫器中保護(hù)套管出口到下級(jí)過熱器進(jìn)口第 2 排管子的距離太小時(shí)，有可能使這幾排管子處于保護(hù)套管出口汽流突然擴(kuò)大的局部渦流影響區(qū)之內(nèi)，使這些管排的進(jìn)口壓力降低，蒸汽流量減小。然而，在實(shí)際運(yùn)行中，因再熱器超溫，有些電廠不得不用加大噴水量來解決。 減溫水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理 某些鍋爐在噴水減溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，往往用一只噴水調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)一級(jí)噴水的總量，然后將噴水分別左右兩個(gè)回路，這時(shí)，當(dāng)左右側(cè)的燃燒工況或汽溫有較大偏差時(shí)，就無法用調(diào)整左右側(cè)噴水量來平衡兩側(cè)的汽溫。如荊門電廠 4 號(hào)爐(HG760/1408 )的高溫過熱器和黃埔電廠配 300MW 機(jī)組直流鍋爐的前屏過熱器都曾因受熱面管本身的材質(zhì)缺陷而爆管。 另外，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，有不少管子彎頭的減薄量達(dá) 23%~28%，小于直管的最小需要壁厚。按規(guī)程要求 85%的球應(yīng)能通過，證明焊口質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，因此發(fā)生多次爆管。 普通焊口質(zhì)量問題 鍋爐的受熱面絕大多數(shù)是受壓元件，尤其是過熱器和再熱器系統(tǒng)，其管內(nèi)工質(zhì)的溫度和壓力均很高，工作狀況較差，此時(shí)對(duì)于焊口質(zhì)量的要求就尤為嚴(yán)格。 異種鋼管的焊接問題 在過熱器和再熱器受熱面中，常采用奧氏體鋼材的零件作為管卡和夾板，也有用奧氏體管作為受熱面以提高安全裕度。而實(shí)際上總間隙達(dá) 4~5mm，漏流間隙占通流截面的 %~%，即約有 10%的蒸汽短路，因而加劇了該爐后屏的超溫。如淮北電廠5 號(hào)爐后屏超溫的原因之一就是在后屏壁溫計(jì)算中，沒有將前屏造成的熱偏差考慮進(jìn)去，從而影響了管材的正確使用。 引進(jìn)美國(guó) CE 公司技術(shù)設(shè)計(jì)的配 300MW 和 600MW 機(jī)組的控制循環(huán)鍋爐屏再與末再之間不設(shè)中間混合集箱，屏再的各種偏差被帶到末級(jí)去，導(dǎo)致末級(jí)再熱器產(chǎn)生過大的熱偏差，如石橫電廠 5 號(hào)爐和平瑤電廠 1 號(hào)爐末級(jí)再熱器超溫均與此有關(guān)。，因進(jìn)口集箱與引入管的三通處形成局部渦流，使得該渦流區(qū)附近管組的流量較小，從而引起較大的流量偏差。而當(dāng)燃用灰熔點(diǎn)稍低的煤種時(shí)，該問題尤其突出，此時(shí)可能造成爐膛結(jié)焦，使過熱器超溫甚至爆管 [44]，如南京電廠和萊蕪電廠 SG50416 型鍋爐均存在這個(gè)問題。若煤種基本符合設(shè)計(jì)范圍，則運(yùn)行中汽溫偏低，如黃島電廠SG50412 型鍋爐和龍口電廠 WG670/ 1402 型鍋爐汽溫偏低，主要是熱力計(jì)算與實(shí)際不符引起的。 熱效流動(dòng)引起的流量分配不均勻性熱效流量偏差是指由于管圈的吸熱量差異引起的各管圈的流量不同的現(xiàn)象。在大型電站鍋爐中，工質(zhì)流量增加，而集箱直徑變化相對(duì)較小，因而集箱內(nèi)工質(zhì)軸向流速增大，使集箱兩端靜壓差增大，造成很大的流量不均勻性，引起局部受熱面損壞。3 同屏吸收對(duì)流吸熱量不同煙氣沖刷過熱器和再熱器受熱面管束時(shí)，由于在管圈的后部產(chǎn)生一個(gè)很不規(guī)則且目東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 前還難以進(jìn)行理論分析的漩渦分離流動(dòng)區(qū)。2 同屏輻射吸熱量不均勻性現(xiàn)代大容量電站鍋爐的過熱器和再熱器系統(tǒng)一般都采用順列布置，橫向節(jié)距大于縱向節(jié)距 [3740]。這種不均勻性與鍋爐容量大小、爐內(nèi)燃燒器布置、運(yùn)行方式及受熱面布置情況有關(guān)，其值大小主要取決于受熱面在煙道中的位置。若爐內(nèi)氣流工況正常，四角燃燒器燃料量不均勻也會(huì)引起燃燒偏斜，影響煙道內(nèi)煙溫和煙速分布。爐內(nèi)的強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)使煤粉氣流的后期湍流混合仍然十分強(qiáng)烈，煤粉燃盡條件也較理想。 熱力不均勻性在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的諸多因素的影響，過熱器和再熱器受熱面的不同管排及同一管排的不同管圈的熱負(fù)荷存在著很大的差別，使各管圈的吸熱量不同，這種現(xiàn)象稱為熱力不均勻性。s)，受熱面積，m 2，及工質(zhì)流量，00、kg/s。所謂熱偏差指過熱器和再熱器管組中因各根管子的結(jié)構(gòu)尺寸、內(nèi)部阻力系數(shù)和熱負(fù)荷可能不同而引起的每根管子中的蒸汽焓增不同的現(xiàn)象 [28]。第 2 章 過熱器系統(tǒng)的熱偏差理論分析 5 第 2 章 過熱器系統(tǒng)的熱偏差理論分析 過熱器和再熱器長(zhǎng)期安全工作的首要條件是其金屬壁溫不超過材料的最高允許溫度。文獻(xiàn)[25]用了與文獻(xiàn)[23]基本一致的方法對(duì)電站鍋爐對(duì)流過熱器的壁溫進(jìn)行了改進(jìn)。正確的理論計(jì)算方法應(yīng)能客觀反映鍋爐在變負(fù)荷、改變各層燃燒器投入方式等條件下的實(shí)際運(yùn)行規(guī)律。這三種機(jī)理是： 發(fā)生在水冷壁水側(cè)和省煤器管的腐蝕疲勞爆管， 發(fā)生在超臨界機(jī)組水冷壁煙氣側(cè)管壁最高熱流量段的環(huán)形裂紋以及飛灰磨損。如山東十里泉電第 1 章 緒 論 3 廠的SG400/140M413型鍋爐， % ，長(zhǎng)期運(yùn)行造成磨損爆管 [19]。管內(nèi)壁積垢、外壁氧化。如巴陵石化公司動(dòng)力廠5號(hào)爐， 將減溫器Ⅰ級(jí)調(diào)節(jié)閥固定，用Ⅱ級(jí)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。受熱面沾污。如鎮(zhèn)海發(fā)電廠6號(hào)爐(DG670/1408)曾因這類問題引起7次爆管 [12]。如揚(yáng)州發(fā)電廠DG670/1408型固態(tài)排渣煤粉爐的包墻過熱器未按照?qǐng)D紙要求施工，使管子排列、固定和膨脹間隙出現(xiàn)問題， 從而導(dǎo)致爆管 [10]。其中制造、安裝和維修因素包括：鋼材質(zhì)量差、管子本身存在分層、夾渣等缺陷， 運(yùn)行時(shí)受溫度和應(yīng)力影響缺陷擴(kuò)大而爆管。計(jì)算中沒有充分考慮熱偏差。如華能上安電廠由Bamp。 國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀造成過熱器爆管的直接原因很多， 而其中最主要的是設(shè)計(jì)因素、制造安裝檢修和運(yùn)行。鍋爐過熱器、再熱器及省煤器既是受熱面又是承壓部件。 對(duì)于發(fā)電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是非常重要的一項(xiàng)工作 [1]。目 錄電站鍋爐后屏過熱器壁溫計(jì)算畢業(yè)論文目 錄摘 要 ............................................................................................................................IAB