【正文】 .......................1 概述 .................................................................................................................4 過熱器熱偏差概念敘述 .................................................................................4 煙氣側(cè)熱偏差 的 原因 .....................................................................................5 蒸汽側(cè)流量偏差原因 .....................................................................................8 第 3 章 過熱器熱偏差基本計(jì)算方法 ....................................................................11 概述 ............................................................................................................... 11 熱負(fù)荷不均系數(shù)計(jì)算 ................................................................................... 11 熱偏差計(jì)算相關(guān)參數(shù)的確定 ........................................................................14 并聯(lián)管組流量偏差計(jì)算 ...............................................................................17 熱偏差系數(shù)計(jì)算 ...........................................................................................22 金屬壁溫計(jì)算 ...............................................................................................23 實(shí)例鍋爐介紹 ...............................................................................................25 實(shí)例應(yīng)用計(jì)算結(jié)果 .......................................................................................26 第 4 章 減小熱偏差的措施 ....................................................................................29 減小煙溫偏差的措施 ....................................................................................29 減少蒸汽側(cè)偏差的措施 ...............................................................................32 結(jié) 論 .........................................................................................................................32 致 謝 .........................................................................................................................33 參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................36 第 1 章 緒 論 1 第 1 章 緒 論 課題背景 隨著我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展，火力發(fā)電 機(jī)組的裝機(jī)容量不斷增大， 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(duì)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性有著非常重要的影響。過熱器和再熱器作為鍋爐機(jī)組重要的部件，其可靠運(yùn)行無(wú)疑對(duì)整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行有著非常重要的意義。同時(shí)，依據(jù)熱偏差的成因提出相應(yīng)的減小措施或預(yù)防對(duì)策。我國(guó)制造的某些機(jī)組高檔合金鋼的使用量往往大于從國(guó)外引進(jìn)的同類機(jī)組，這對(duì)于我國(guó)的機(jī)組在國(guó)際電力市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)也是一個(gè)極為不利的因素。 多年來(lái)，國(guó)內(nèi)鍋爐技術(shù)人員對(duì)切向燃燒鍋爐的熱偏差問題進(jìn)行了不斷的探討和研究，取得了不少的成果。 引起鍋爐過熱器受熱面熱偏差、造成超溫爆管事故的原因復(fù)雜多樣，為系統(tǒng)分析與研究熱偏差的成因和因素的影響規(guī)律，課題布置了以下內(nèi)容： 第 1 章 緒 論 3 課題研究?jī)?nèi)容與方法 課題研究?jī)?nèi)容 引起鍋爐過熱器受熱面熱偏差、造成超溫爆管事故的原因復(fù)雜多樣，為系統(tǒng)分析與研究熱偏差的成因和因素的影響規(guī)律，課題布置了以下內(nèi)容： （ 1）典型燃燒方式下的煙氣側(cè)熱偏差分析，以四角切向燃燒方式為 重點(diǎn)，具體分析造成煙速、煙溫偏差的爐內(nèi)燃燒過程特點(diǎn)，涉及爐膛結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及尺寸，燃燒器結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)布置及層數(shù)投停方式和運(yùn)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(dòng)力場(chǎng)等燃燒調(diào)整狀況。 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(yùn)行中的熱偏差由下列 5 個(gè)方面的因素造成 [5]: (1) 一個(gè)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(chǎng)的不均勻所引起的 。 (5) 由前一級(jí)管組出口的溫度偏差攜帶 到本級(jí)管組進(jìn)口的溫度偏差。 0hhp???? （ 21） 式子中角標(biāo) o 和 p 分別表示整個(gè)管組的平均值和所檢測(cè)管子（“偏差管”）的特定值。此外，鍋爐運(yùn)行中出現(xiàn)的非正常工況也會(huì)引起或加劇煙氣側(cè)熱偏差 [7]。 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(jì)成正方形或接近正方形，即爐膛寬深比 a/b 時(shí)，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(bǔ)氣條件差異不會(huì)很大。 總之，由于影響爐內(nèi)燃燒工況的因素復(fù)雜多變，運(yùn)行調(diào)整工況的優(yōu)劣也影響到煙溫偏差的大小。現(xiàn)代大型鍋爐由于煙道寬度尺寸相對(duì)鍋爐容量的增加而增長(zhǎng)較慢以及為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)和實(shí)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(jì)算中不可忽視 [12]。 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(dá)到 15 根以上 [2]。當(dāng)同屏熱偏差很大時(shí)，由蒸汽比體積引起的流量偏差也會(huì)有 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 一定的數(shù)值 [17]。 因此，改進(jìn)原有計(jì)算方法中的不足之處，采用比較合理的計(jì)算方法準(zhǔn)確計(jì)算實(shí)際危險(xiǎn)點(diǎn)的管壁溫度，便成為當(dāng)前 鍋爐設(shè)計(jì)和超溫爆管事故改造過程中亟待解決的突出問題。 沿爐膛寬度熱負(fù)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(fù)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(jì)算。利用已知的幾個(gè)條件可以求出函數(shù)中的五個(gè)待定系數(shù) [24]。,1。對(duì)每片屏中的中間管而言，每米長(zhǎng)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(duì)管段 a 的角系數(shù)，其 計(jì)算式為： tg dsdssdx ?????? 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。輻射角系數(shù)計(jì)算公式的通用表達(dá)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)。 則式 可以寫成： xGxxG Bkk ?? 2 00,00, ?? （ 333） 可以假定第一支管的三個(gè)流量不均系數(shù)進(jìn) 行與流量相似的計(jì)算，可以計(jì)算各支管的流量不均系數(shù)。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(zhǎng)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。 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 22 熱偏差系數(shù)計(jì)算 根據(jù)熱偏差系數(shù) ? 的定義，在計(jì)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(dá)式計(jì)算；或者根據(jù)熱力計(jì)算得到管組中計(jì)算管 i 自蒸汽進(jìn)口到計(jì)算點(diǎn)的焓增 ih? 以及相應(yīng)區(qū)段管組的平均焓增 ??ih 求得對(duì)應(yīng)管段的熱偏差系數(shù)，即： GHriihh ???? ????? （ 337） 由計(jì)算分析知道，熱偏差系數(shù)最大的管子不一定是熱負(fù)荷最大的管子，也不一定是流量最小的管子?，F(xiàn) 代大型鍋爐的特點(diǎn)是熱負(fù)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。 wt 計(jì)算公式 ???????? ????? m a x2m a x 12 qqJtt jw ? ????? （ 338） 其中： jt — 計(jì)算點(diǎn)管內(nèi)介質(zhì)溫度（℃）； J — 熱量均流系數(shù)； 2? — 計(jì)算點(diǎn)管子內(nèi)壁對(duì)介質(zhì)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) [kW/（ 2m 鍋爐以最大連續(xù)負(fù)荷（即 BMCR 工況）為設(shè)計(jì)參數(shù)，鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量為 1165t/h；機(jī)組電負(fù)荷為 330MW（即 TRL 工況）時(shí)，鍋爐的額定蒸發(fā)量為 。 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。可以預(yù)測(cè)，如果集箱布置方式不當(dāng)，引起較大的屏間流量偏差時(shí)，兩種因素重疊在一起，就會(huì)導(dǎo)致更大的汽溫偏差。 實(shí)例應(yīng)用計(jì)算結(jié)果 根據(jù)熱偏差計(jì)算理論，針對(duì)兩種熱負(fù)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。 末級(jí)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(gè)爐寬方向布置。℃ )]； ? — 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）。對(duì)于過熱系統(tǒng)受熱面，在進(jìn)行壁溫校核計(jì)算前，應(yīng)估計(jì)到最大熱負(fù)荷管易出現(xiàn)在以下部位： （ 1）對(duì)于順列 管束和屏式過熱器，最大熱負(fù)荷管是沿?zé)煔饬鞒痰牡谝慌殴茏樱? 熱負(fù)荷分布情況 （括號(hào)內(nèi)數(shù)字代表管屏序號(hào)） r? G? r? 屛式過熱器 熱負(fù)荷對(duì)稱（ ） 熱負(fù)荷非對(duì)稱（ 14,15） 高溫過熱器 熱負(fù)荷對(duì)稱（ 15,16） 熱負(fù)荷非對(duì)稱（ 22,23） 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 24 （ 2）對(duì)于錯(cuò)列管束，最大熱負(fù)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。 (a)額定負(fù)荷