【正文】 量偏差和吸熱偏差的數(shù)值匯總在表 中： 表 最大熱偏差系數(shù) 金屬壁溫計(jì)算 鍋爐的工作可靠性在很大程度上決定于其受壓部分各級受熱面的金屬壁溫是否超過所用鋼材在所受應(yīng)力水平下的許用溫度，而某一局部地點(diǎn)受熱面的金屬壁溫首先決定于該點(diǎn)管內(nèi)介質(zhì)溫度 t ， 其次決定于該點(diǎn)所處位置煙氣溫度值? 、煙氣對管子外壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 1? 或者熱負(fù)荷 q 、管子內(nèi) 壁與介質(zhì)之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 2? 、管子壁厚 ? 、鋼材導(dǎo)熱率 ? 、管子積灰和其內(nèi)壁積垢的厚度以及其導(dǎo)熱率 [27]。 (a)額定負(fù)荷 (b)最大負(fù)荷 圖 38 后屏屏間偏差曲線 (a)額定負(fù)荷 (b)最大負(fù)荷 圖 39 高過片間偏差曲線 根據(jù)熱偏差系數(shù)計(jì)算方法分別對 1109t/h 自然循環(huán) 鍋爐屏過、高過 的并列管屏在兩種熱負(fù)荷分布兩種情況進(jìn)行了計(jì)算。 各套管的壓力平衡方程： 22022022011424242 ??????????????????????????????????????????????????????dggZdggZdggZpnnin ?????? （ 334） 化簡得到： AgZgZgZgZ nnii ???????????? 22222211 （ 335） 第 j 管屏流量平衡方程為： jni Dgggg ??????????? 21 （ 336） 以上兩個方程便是各套管流量初步計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)學(xué)模型編制了管間流量迭代計(jì)算程序。由于各管間的流量分配不但與各管的幾何參數(shù)有關(guān)， 還與蒸汽參數(shù)有關(guān)，而蒸汽參數(shù)又與吸熱量及流量有關(guān)。高過和高再分配、匯流集箱 [2]。對于同屏 各管流量計(jì)算時(shí)，因并聯(lián)各管阻力系數(shù)差異較大，各流量系數(shù)就不相同 [28]。在式 中，只有流量 未知，可以通過 n 個方程預(yù)先假定 3 個第一根當(dāng)量管的流量 ? ?1?OOG、 ? ?2?OOG、 ? ?3?OOG，代入下面化簡后的 n 個方程，可以算出三個對應(yīng)的總流量 ? ?1?OXG、 ? ?2?oxG、 ? ?3?oxG，利用圖解逐步逼近法可以求得符合條件的第一根支管的流量 ooG ，把 ooG 代入方程組，依次可以求出其它各支管的流量。 并聯(lián)管組流量偏差 計(jì)算 屏間流量偏差計(jì)算 沿集箱長度方向上并聯(lián)各管屏流量計(jì)算 時(shí)，可以把每一片管屏視為分配及匯流集箱之間的一根當(dāng)量支管，根據(jù)管屏結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)及管屏材料特性，計(jì)算出每根當(dāng)量支管的阻力系數(shù)。 圖 35 h 示意圖 第 3 章 過熱器熱偏差基本計(jì)算方法 17 圖 36 垂至于輻射方向第 2 排及以后各排管子的 p 值 對流管束前后煙室容積各排管子的輻射角系數(shù) 表 各系數(shù)值（橫行為系數(shù)縱行為管排號） A B C D E F 1 2 3 4 5 0 6 0 0 0 0 布置在倒 U 型爐膛水平煙道中的過熱器和再熱器管組中各排管子接收管組前、后煙氣容積的輻射角系數(shù) x 一般隨縱向節(jié)距比 ds/2 變化很小，且 ds/2 變化不大。 令 dxsEo /2 2? ，則有： aoo dlEH ? （ 2m ） （ 39） 其中 oE 稱為中間管的面積折算系數(shù)。 圖 33 高過各管屏對應(yīng)的吸熱不均系數(shù) 根據(jù)吸熱不均分布函數(shù)可以求出每級受熱面每片管屏對應(yīng)的吸熱不均勻系數(shù)，便于準(zhǔn)確計(jì)算管段出口汽溫和危險(xiǎn)點(diǎn)的壁溫。,1。,1。 根 據(jù) 合 理 的 假 設(shè) 條 件 ， 本 節(jié) 求 出 了 最 大 吸 熱 不 均 系 數(shù) m a x,xm a x, ?? kkx ?? 和 時(shí)，吸熱不均系數(shù)函數(shù)呈對稱布置和偏向右側(cè)四分之一煙道的函數(shù)表達(dá)式。有的鍋爐其對流煙煙道中過熱系統(tǒng)受熱面沿?zé)煹缹挾鹊臒崃Σ痪鶆蛳禂?shù)最大值krmax,? 達(dá)到 ～ ，甚至以上的數(shù)值[23]。 沿對流煙道寬度的吸熱不均勻系數(shù) 爐膛出口煙氣在進(jìn)入對流煙道時(shí)，由于殘余扭轉(zhuǎn)的存在，使沿?zé)煹缹挾确较蛏系臒熕贌煖胤植疾痪瑹煔鈱Ω鞴芷粒ㄆ┑谋砻鎮(zhèn)鳠嵯禂?shù)和傳熱量不同，造成沿?zé)煹缹挾雀鞴芷翢嶝?fù)荷的不均勻。比較準(zhǔn)確地計(jì)算管段的吸熱量和管段計(jì)算點(diǎn)處的最大熱負(fù)荷強(qiáng)度，是熱偏差計(jì)算中的重要環(huán)節(jié)。近年來，數(shù)值模擬方法逐漸用于爐內(nèi)空氣動力場的研究，并嘗試應(yīng)用于爐膛溫度場的計(jì)算，希望通過考慮火焰輻射傳熱計(jì)算關(guān)系，給出爐膛內(nèi)部及出口煙氣溫度分布，以二維煙溫分布計(jì)算壁溫，使壁溫計(jì)算更具針對性，反映鍋爐結(jié)構(gòu)、燃燒特點(diǎn)對壁溫分布的影響?，F(xiàn)代大型鍋爐因其顯著的幾個特點(diǎn)使蘇聯(lián)熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于熱偏差及壁溫計(jì)算的方法已不再適應(yīng)。 再熱器受熱面有兩個突出的特點(diǎn)：一是管組中并聯(lián)管子數(shù)目多，管徑粗，管組的設(shè)計(jì)阻 力 0p? 小 ；二是蒸汽參數(shù)低，蒸汽在集箱中的流速高，分配、匯流集箱中的動壓頭和最大靜壓差 fp? 和 hp? 較大。 過熱系統(tǒng)管組易產(chǎn)生流量不均的類型 屏式過熱器同一片屏中的并聯(lián)管排數(shù)目一般不算較多，集 箱中的最大蒸汽流速較低，集箱中軸向靜壓變化所引起的屏間流量偏差不是很大。 由流體力學(xué)的理論可以知道，管子的折算阻力系數(shù) Z 的表達(dá)式： ??? ?? dlZ （ 25） 其中： λ 、 ζ — 分別為管子的摩擦阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)； l、 d — 分別為管子的長度和管子內(nèi)徑。 第 2 章 過熱器系統(tǒng)的熱偏差理論分析 9 (a)Z型 (b)U型 圖 26集箱及其靜壓變化 根據(jù)國內(nèi)對過熱系統(tǒng)帶三通集箱流量分布的冷態(tài)?；囼?yàn)結(jié)果分析知道：在集箱三通區(qū)域氣流急轉(zhuǎn)形成渦流，渦流區(qū)的靜壓急劇降低是造成該區(qū)域管排流量減少進(jìn)而導(dǎo)致受熱面超溫爆管的主要原因 [28]。典型集箱布置型式如 Z 型和 U 型，集箱中靜壓變化情況如圖 23（ a）和圖 23（ b）所示。由于屏間和管間熱負(fù)荷不均的存在而導(dǎo)致各管圈吸熱量的不同，必然加劇各管圈流量分配的不均性。根據(jù)研究結(jié)果，引起工質(zhì)流 量分配不均的原因可以歸結(jié)為三方面的原因 [11]： （ 1）由集箱效應(yīng)引起的屏（片）間流量分配不均； （ 2）由于各排管子結(jié)構(gòu)差異引起的管間流量不均； 由流體力學(xué)的基本理論： ?221 ZGp?? （ 24） 可知，壓差一定時(shí)，阻力系數(shù) Z 與流量 G 的平方成反比，所以管子結(jié)構(gòu)的差異將引起管子流量分配的不均。 (4)煙氣走廊對流煙道中過熱器和再熱器受熱面下沿與煙道底部壁面之間通常存在比較大的空隙，即所謂的煙氣走廊，由于此區(qū)域的阻力較小，從爐膛出口流出的部分煙氣流向這里，使該處的煙速煙溫偏差加大。 第 2 章 過熱器系統(tǒng)的熱偏差理論分析 7 圖 21 爐膛燃燒器處斷面形狀 (2)爐膛燃燒高度煙溫偏差與燃燒器最上層含粉氣流噴口至水平煙道下沿的距離 h 有關(guān)， h 越大，爐膛水冷壁受熱面的冷卻能力越強(qiáng)，氣流旋轉(zhuǎn)衰減的歷程越長，爐膛出口殘余旋轉(zhuǎn)越小，爐膛出口平均煙溫越低，煙溫偏差就越小。 影響煙溫偏差大小的因素 現(xiàn)代鍋爐向大容量、高參數(shù)發(fā)展，爐膛斷面和煙道寬度相應(yīng)增大，爐膛火焰中心容易發(fā)生偏斜，爐內(nèi)沿高度及寬度的熱負(fù)荷分布不均，而且隨容量的增加，爐膛出口氣流殘余旋轉(zhuǎn)相應(yīng) 增大，致使對流煙道內(nèi)的煙速煙溫偏差更加嚴(yán)重。對于爐內(nèi)左側(cè)氣流，其切向速度方向與對流煙道煙氣流動方向相反，在軸向上升速度的作用下，氣流流向爐前方向，由于前墻的阻擋作用，大部分煙氣經(jīng)屏區(qū)上部轉(zhuǎn)向流入對流煙道，一部分煙氣則經(jīng)過分割屏與前墻的間隙繞流至屏區(qū)右側(cè)。對流煙道煙速煙溫偏差是受熱面沿?zé)煹缹挾任鼰岵痪?dǎo)致熱偏差的一個重要原因。 由 和 可以得到： GHqoPopopGGHHqq???? ?? 1 (23) 式子中 op qq /??? ， OpH HH /?? 和 OpG GG /?? 分別稱為熱負(fù)荷不均勻系數(shù)，結(jié)構(gòu)不均勻系數(shù)和流量不均勻系數(shù) [6]。為了分析各根管子的熱偏差程度大小，為此引入平均管、偏差管及熱偏差系數(shù)的定義。其它 4 個因素與運(yùn)行的關(guān)系不大 , 基本上決定于熱力性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 例如 , 一片管屏的外圈管所吸收的屏前煙氣的輻射熱量就要比平均管大好幾倍。 (3) 一片屏 中各根管子的蒸汽流量的偏差 ,這是由于各根管子的阻力系數(shù)以及蒸汽溫度不同所引起的 。 、數(shù)據(jù)的收集與分析工作，在引起過熱系統(tǒng)熱偏差原因的系統(tǒng)研究基礎(chǔ)之上，建立合理的熱偏差及壁溫計(jì)算模型，制定科學(xué)的數(shù)值 計(jì)算方法，以求能夠獲得比較準(zhǔn)確的管屏壁溫分布，確定過熱系統(tǒng)受熱面的危險(xiǎn)部位，以便采取相應(yīng)的措施減少或防止事故的發(fā)生。 、高溫過熱器及高溫再熱器熱偏差和壁溫?cái)?shù)值計(jì)算方法的分析與研究包括建立受熱面合理的蒸汽流量分配計(jì)算模型、熱偏差計(jì)算模型、壁溫計(jì)算模型以及數(shù)值計(jì)算 方法的實(shí)現(xiàn)等。導(dǎo)致過熱器局部超溫爆管的原因復(fù)雜多樣，它與燃燒方式、受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各級受熱面系統(tǒng)布置形式、管壁材料選用及鍋爐運(yùn)行工況等因素都有關(guān)系，如何保證過熱器和再熱器安全運(yùn)行愈加成為鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的難題。 就鍋內(nèi)側(cè)因素如因集箱軸向靜壓分布不均造成的管屏間流量偏差和同屏各管阻力不均導(dǎo)致的管間流量偏差問題，國內(nèi)學(xué)者做了比較深入的研究工作，獲得了較為成熟的理論成果，并運(yùn)用于實(shí)踐，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 國內(nèi)外研究成果和發(fā)展動態(tài) 四角布置切向燃燒鍋爐是我國大型火力發(fā)電廠的主要爐型，這種鍋爐的優(yōu)點(diǎn)是煤粉湍流混合度強(qiáng)、燃燒效率高、煤種適應(yīng)性廣?，F(xiàn)代大型機(jī)組的發(fā)展有以下幾大特點(diǎn) [2]： （ 1）由于爐膛受熱面相對減少，過熱器、再熱器受熱面前移，這些高溫受熱面工作在比以往更高的煙溫區(qū)； （ 2）現(xiàn)代鍋爐普遍采用布置在爐膛上部的屏式過熱器，由于輻射熱分布極不均勻，容易造成較大的同屏熱偏差； （ 3）隨機(jī)組容量增大，爐膛寬度相對減少，為防止受熱面結(jié)渣和積灰而必然放大管束的橫向節(jié)距，同時(shí)還要增加同屏管子的套數(shù)，于是增加了同屏熱偏差的幅度； （ 4）由于爐 膛相對寬度減少以及簡化系統(tǒng)等原因，各級受熱面之間往往采用大口徑管道連接，從而可能加大沿集箱軸向流量分布的不均勻性； （ 5）由于沿對流煙道高度方向的尺寸增加，上下部分之間的煙溫偏差對壁溫的影響不可忽視； （ 6）現(xiàn)代高溫受熱面管子普遍采用變管徑或采用節(jié)流圈來調(diào)整同屏流量偏差 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 2 以便控制壁溫。經(jīng)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，由此問題引起的非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間占總停運(yùn)時(shí)間的 20%左右，少發(fā)電量占總發(fā)電量的 25%左右 [1]，這不僅給國民經(jīng)濟(jì)造成了很大損失，而且使我國本已緊張的供 電形勢更加不利，制約了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。計(jì)算結(jié)果證明本文采用的計(jì)算方法較為合理，能夠反映受熱面的實(shí)際熱偏差狀況，對于過熱系統(tǒng)受熱面的優(yōu)化設(shè)計(jì)、事故分析提供了一定的參考價(jià)值和實(shí)際指導(dǎo)意義。但多數(shù)人員對熱偏差成因的研究多側(cè)重于某一方面，很少對熱偏差的成因進(jìn)行全面、系統(tǒng)的理論分析；而且我國許多鍋爐制造廠普遍采用原蘇聯(lián)熱力計(jì) 算標(biāo)準(zhǔn)方法來計(jì)算壁溫，這種方法對于過去容量小、參數(shù)低的鍋爐機(jī)組來說，計(jì)算結(jié)果還比較準(zhǔn)確，但是對于現(xiàn)代大容量、高參數(shù)的電站鍋爐來說，不可避免地帶來一些問題。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 學(xué) 院： 能源與動力工程學(xué)院 專 業(yè)： 熱能與動力工程 題 目： 330MW 大型鍋爐過熱器系統(tǒng) 熱偏差分析與計(jì)算 2020年 6月 摘 要 I 題目 330MW 大型電站鍋爐過熱器熱偏差特性分析 摘 要 隨著電力工業(yè)的發(fā)展，火力發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量日益增大， 300MW、 600MW 機(jī)組已成為電網(wǎng)中的主力機(jī)組，這部分機(jī)組運(yùn)行質(zhì)量的優(yōu)劣對整個電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性有著非常重要的影響。鑒于上述原因，關(guān)于熱