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正文內(nèi)容

大型電站鍋爐過熱器系統(tǒng)熱偏差分析與計(jì)算_大學(xué)本科生畢業(yè)論文(完整版)

  

【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
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