【正文】 兩 種 種受熱面管屏在兩種熱負(fù)荷分布情況下，管屏出口最大汽溫、最小汽溫及最大汽溫偏差數(shù)據(jù)匯總?cè)绫? 所示。管徑為Φ 51，從爐膛中心開始，分別以 3429mm、 、 的橫向節(jié)距沿整個爐膛寬度方向布置。但在計算中還應(yīng)注意以下偏差因素對壁溫計算的影響 [29]: （ 1）在計算管組進(jìn)口，由于蒸汽未充分混合而由前級管組帶來的汽溫偏差； （ 2）由于運行工況與熱力計算不符，在計算管組后的噴水量大于設(shè)計值時使整個計 算管組汽溫水平增高； 第 3 章 過熱器熱偏差基本計算方法 25 （ 3）沿?zé)煹缹挾燃坝嬎愎苤芙缟蠠嶝?fù)荷和積灰厚度的不均勻。 下面介紹一個 管子金屬壁溫計算模型 ： 接受煙氣加熱的光管，為校 驗其工作可靠性，一般計算兩種壁溫： （ 1）計算點沿管子周界熱負(fù)荷最高處的計算壁溫 bt ,即管子內(nèi)外壁溫的算術(shù)平均值。對于H 型布置的聯(lián)箱，其流量最小的管屏在聯(lián)箱中間，最大熱負(fù)荷在煙道中心，必然造成較大的熱偏差。該管屏各管兩端的壓差為 p? ，設(shè)第 i 套管子的總阻力系數(shù)為 1Z ，該管子的質(zhì)量流量為 1g ，管子內(nèi)徑為 1d ；設(shè)管組的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑為 od 及各套管各段內(nèi)工質(zhì)比容均為一致。在計算片間流量偏差時，取高再當(dāng)量支管數(shù)為 20 根、。 設(shè) oxG 為并聯(lián)管組中任一根支管的質(zhì)量流量，由管子進(jìn)、出口壓差和流量的關(guān)系得 ： 2oxxhxfx Gkpp ?? （ 322） 根據(jù)前面 章節(jié)的只是可以得到： 2oxxffx Gkpp ?? （ 323） 代入式 得： 2oxxxxhf Gkbpp ???? ? （ 324） 假設(shè)并聯(lián)當(dāng)量支管根數(shù)為 n 根，根據(jù) 可得 n 個方程： ? ???????????????????????????????????????210111211112nnnnhfohfooooohfGkbppGkbppGkbpp??? （ 325） 加上流量守恒方程 ? ?? ??????????? 101 noooox GGGG 得到 n+1 個方程組 ? ?? ???????????????????????????????????????????????? ?????11210111211112noooooxnnnnhfohfooooohfGGGGGkbppGkbppGkbpp??? （ 326） 由第一根和第（ x+1）跟支管的方程簡整理得到： ? ? ? ??????? ?????xooxxooxoox k abbGkkG ?22 （ 327） 第 3 章 過熱器熱偏差基本計算方法 19 令 ? ? ? ?xooxxx k ababc ???? ，則有： xooxox cGkkG ?? 20 （ 328） 其中 oa 、 ob 、 xa 、 xb 、 ok 、 xk 都與各管流量無關(guān)，均可從原始數(shù)據(jù)中求得，因此 xc 也是已知數(shù)據(jù)。 圖 34 面向輻射的第一排管子 p 值 第 2 排管及以后各管： 2345 ?????????????????????????????????????????? dhdhdhdhdhp f （ 319） 第 2 排及以后各排的 fp 可由圖 35 中的曲線 [13]查取，圖中 h 代表校驗管中心到首排管外側(cè)管線的距離， 1s 是管子的橫向節(jié)距。鍋爐過熱器吸熱不均系數(shù)分布情況如圖 33 的曲線所示 [25]。,0 2211 ????????? ?MXXX 時； 對稱分布函數(shù)：10654536168 234 ????? XXXXrx? （ 34） 當(dāng) ,。隨著鍋爐容量的增加，如 300MW 和 600MW 機(jī)組鍋爐，切向燃燒方式的爐膛出口煙速煙溫的偏差加劇，爐膛出口煙溫偏差有的高達(dá) 100℃以上。 熱負(fù)荷不均系數(shù)計算 由熱偏差的成因知，受熱面管組及并聯(lián)管子接受的熱負(fù)荷分布不均是產(chǎn)生屏間及同屏熱偏差的一個主要因素。因此，準(zhǔn)確計算過熱 器受熱面熱偏差大小及管子壁溫就尤為重要。因此，即使并聯(lián)各管的長度、內(nèi)徑以及局部阻力相同時，材質(zhì)不同流量也會不同 [15]。這種集箱中的靜壓變化比較復(fù)雜，各管子流量偏差系數(shù) 1? 的計算比較繁瑣。從式 可以看出，壓差與阻力系數(shù)一定時，工質(zhì)比 容與流量的平方成反比。切圓直徑增大，有利于煤粉氣流著火和燃盡，但過大的切圓直徑易使氣流偏斜貼壁，殘余旋轉(zhuǎn)過大，使煙溫、汽溫偏差增加。因此，對流煙道內(nèi)形成左右兩側(cè)煙氣速度偏差的根本原因是由于爐膛上升旋轉(zhuǎn)氣流的殘余旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致煙氣在屏區(qū)左右兩側(cè)的流動差異，造成了煙氣速度沿爐膛高度和寬度方向上的不均性[8]。研究發(fā)現(xiàn)其對流煙道 左右兩側(cè)的煙溫偏差非常明顯，多數(shù)鍋爐煙溫偏差達(dá)到 100℃以上，有的甚至高達(dá) 270℃以上 [8]。 過熱器熱偏差的概念敘述 由于設(shè)計和運行等因素的影響，在過熱器、再熱器管組中并聯(lián)各根管子吸熱量、介質(zhì)流量及管子阻力系數(shù)存在差別，使得各根管子中的蒸汽焓增也就各不相同，于是管子內(nèi)工質(zhì)溫度亦不相同，這種現(xiàn)象就稱為過熱器和再熱器的熱偏差。 (4) 一片屏中各根管子的吸熱量的偏差 , 這是由每根管子各個管段吸收屏前、屏后及屏間煙氣的輻射熱量以及對流熱量的偏差所引起 。具體思路如下： ，結(jié)合大型實例鍋爐，進(jìn)行分析、計算、驗證。國外對這些問題雖開展過一些工作，但涉及的廣度和深度有限。因此，分析研究鍋爐高溫受熱面產(chǎn)生熱偏差的 機(jī)理與原因，改善原有的熱偏差計算方法，以便獲得高溫受熱面管子的真實壁溫，從根本上采取相應(yīng)措施，減少或防止高溫受熱面的超溫爆管事故的發(fā)生，具有非常重要的實際意義 [3]。隨著機(jī)組容量的增大，鍋爐過熱系統(tǒng)因熱偏差引起的超溫爆管事故愈加頻繁，極大地影響了發(fā)電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運行。鑒于上述原因，關(guān)于熱偏差的成因及熱偏差、壁溫計算方法的研究就具有非常重要的實際意義。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 算標(biāo)準(zhǔn)方法來計算壁溫，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。經(jīng)有關(guān)部門統(tǒng)計，由此問題引起的非計劃停運時間占總停運時間的 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。 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)點是煤粉湍流混合度強(qiáng)、燃燒效率高、煤種適應(yīng)性廣。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，各級受熱面系統(tǒng)布置形式、管壁材料選用及鍋爐運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行愈加成為鍋爐設(shè)計和運行中的難題。 、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算模型，制定科學(xué)的數(shù)值 計算方法，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)受熱面的危險部位，以便采取相應(yīng)的措施減少或防止事故的發(fā)生。 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。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。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。 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。 (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。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。 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)?；囼灲Y(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]。 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?，F(xiàn)代大型鍋爐因其顯著的幾個特點使蘇聯(lián)熱力計算標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于熱偏差及壁溫計算的方法已不再適應(yīng)。比較準(zhǔn)確地計算管段的吸熱量和管段計算點處的最大熱負(fù)荷強(qiáng)度，是熱偏差計算中的重要環(huán)節(jié)。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]。,1。 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)確計算管段出口汽溫和危險點的壁溫。 圖 35 h 示意圖 第 3 章 過熱器熱偏差基本計算方法 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。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。高過和高再分配、匯流集箱 [2]。 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算程序。 屏過、高過和高再最大熱偏差值及其對應(yīng)的流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，而某一局部地點受熱面的金屬壁溫首先決定于該點管內(nèi)介質(zhì)溫度 t ， 其次決定于該點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]。該溫度用于校核管子的強(qiáng)度計算。當(dāng)煙氣橫向沖刷管子時，沖刷作用最強(qiáng)處熱負(fù)荷最大，積灰厚度又最薄。