【正文】 些，使?fàn)t內(nèi)輻射傳熱減少，而爐膛出口煙溫變化不大。但煙氣再循環(huán)法需要有能承受高溫和耐磨的再循環(huán)風(fēng)機(jī)。 2)二次風(fēng)反切 二次風(fēng)反切是指二次風(fēng)射流與一次風(fēng)射流成一定角度從相反的方向噴入爐膛。但是三次風(fēng)所在的區(qū)域?qū)嶋H切圓直徑明顯減小。還原性氣氛還會(huì)使灰熔點(diǎn)大大降低?？梢钥闯?，溫度提高，將使受熱面結(jié)渣呈指數(shù)規(guī)律上升。當(dāng)一次射流動(dòng)量增大時(shí)，氣流抗偏轉(zhuǎn)能力增強(qiáng)。(5)控制煤粉濃度和細(xì)度 煤粉噴口煤粉量分配不均勻的狀況必然造成爐膛局部缺氧和熱負(fù)荷不均勻，在燃燒空氣不足的情況下，爐膛結(jié)渣狀況惡化。 所以，吸熱偏差系數(shù)為 (47)pjiqQ??式中：—偏差管的吸熱量iQ—管的平均吸熱量pj 水力偏差系數(shù)的計(jì)算 隨著徑向引入和引出的復(fù)雜集箱布置方式在大容量電站鍋爐過(guò)熱器和再熱器系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，以及從集箱角度考慮，同屏各管從集箱不同截面上引入引出結(jié)構(gòu)的采用，一方面，同屏各管因其在集箱上位置的不同，進(jìn)、出口壓差也不同。分配集箱兩端的壓力差 可以用下式表示：obfp? (48)201wAfp??式中， —集箱內(nèi)工質(zhì)的最大速度，即分配集箱進(jìn)口處的流速；0w —靜壓轉(zhuǎn)換系數(shù)，由試驗(yàn)得出，當(dāng)工質(zhì)自集箱端部全部截面引入時(shí)，1A；?自端部用管接頭引入時(shí)， ，其中 為集箱截面， 為管接頭截面；????????自端部側(cè)面直角引入時(shí)， 。水平集箱兩端最大的靜壓差 ，可由下面的方法確定。在匯集集箱中，沿工質(zhì)流向，蒸汽流速逐漸增大，壓力能逐漸轉(zhuǎn)為動(dòng)能，集箱內(nèi)壓力沿 線下降，同時(shí)有流動(dòng)阻力如 的影響，實(shí)際的壓力分布曲線為 。 我國(guó)一般采用水平布置的集箱，重位壓頭的影響可以不計(jì)。下面分別討論這三個(gè)系數(shù)的計(jì)算方法。4)燃燒器組長(zhǎng)寬比及燃燒器噴口間隙 燃燒器組長(zhǎng)寬比及燃燒器噴口間隙也影響射流兩側(cè)補(bǔ)氣條件。因此必須保持燃燒中心適中，防止火焰中心偏斜和貼邊。第二，當(dāng)煙氣溫度較高且管壁溫度也高時(shí)，可在初始灰層中形成產(chǎn)生低熔點(diǎn)復(fù)合硫酸鹽反應(yīng)的條件，還會(huì)使含有堿金屬化合物的積灰外表層粘結(jié)性增強(qiáng)，加速積灰過(guò)程發(fā)展。其次，隨著爐膛過(guò)量空氣系數(shù)的增加，爐膛壁面處的煙溫降低，同時(shí)爐膛上的沉積物降低。由于二次風(fēng)動(dòng)量較大，往往只是采用部分二次風(fēng)反切后，就能有效減弱爐內(nèi)氣流的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和爐膛出口扭轉(zhuǎn)殘余，但是這也帶來(lái)飛灰可燃物增大和爐膛出口氣溫升高的問(wèn)題，所以通常采用上層二次風(fēng)反切。但是減少假想切圓直徑不利于煤粉的著火和燃盡，所以采用這種方法應(yīng)特別注意采取穩(wěn)燃措施。而在后面的對(duì)流受熱面中，不但煙氣量增加，而且傳熱溫壓也增大了。第二級(jí)布置在末級(jí)高溫過(guò)熱器前，對(duì)過(guò)熱汽溫進(jìn)行微調(diào)。一般擺動(dòng)式燃燒器上下擺動(dòng)的角度為 20~30176。6 其它結(jié)構(gòu)措施 采取結(jié)構(gòu)措施，使熱負(fù)荷高的管子具有較大的蒸汽流量，以使蒸汽的焓增減小，熱偏差減小。另外，某些電廠對(duì)于設(shè)備的維護(hù)和檢修工作重視不夠，且存在將能投入的保護(hù)、自動(dòng)裝置的任意解除的現(xiàn)象，這也必將對(duì)機(jī)組運(yùn)行的可靠性及經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響。一般靠近豎井后墻處的蛇行管磨損嚴(yán)重，當(dāng)設(shè)計(jì)煙速過(guò)高或由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理存在煙氣走廊時(shí)，易導(dǎo)致局部區(qū)域的受熱面管子的磨損，例如：SG50140 型鍋爐低溫再熱器及省煤器受熱面磨損就是由此造成的。對(duì)于原來(lái)汽溫偏低的鍋爐，如過(guò)熱器積灰，將使汽溫愈加偏低。 負(fù)荷變化 鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，對(duì)流式過(guò)熱器和輻射式過(guò)熱器的汽溫變化特性相反。一般說(shuō)來(lái)，直接影響燃燒穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的主要因素是燃料的低位發(fā)熱量和揮發(fā)份、水分等。4~0。而運(yùn)行中一次風(fēng)率的提高，有可能造成燃燒延遲，爐膛出口煙溫升高。 噴嘴向下擺動(dòng) 1 度，再熱器溫下降 ℃，過(guò)熱器溫下降 ℃。但因種種原因，實(shí)際運(yùn)行時(shí)極少有電廠采用。 煙氣再循環(huán) 煙氣再循環(huán)是將省煤器后溫度為 250~350℃的一部分煙氣，通過(guò)再循環(huán)風(fēng)機(jī)送入爐膛，改變輻射受熱面與對(duì)流受熱面的吸熱量比例，以調(diào)節(jié)汽溫。 噴水減溫器調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)性能問(wèn)題 噴水減溫器的噴水調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能也是影響減溫系統(tǒng)調(diào)溫效果的因素之一。 文氏管式噴水減溫器端部隔板漏流及局部渦流文氏管式噴水減溫器雖然結(jié)構(gòu)緊湊，但它有一個(gè)根本性的缺點(diǎn)，就是為了安裝及熱膨脹，保護(hù)套管外的環(huán)形擋圈與減溫器集箱之間留有約 5mm 的間隙。為此，在制造廠制造加工和電廠檢修時(shí)應(yīng)注意嚴(yán)格檢查管材的質(zhì)量，加以避免。 管子彎頭橢圓度和管壁減薄問(wèn)題 GB922288 水管鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了彎頭的橢圓度，同時(shí)考慮了彎管減薄所需的附加厚度。奧氏體鋼與珠光體鋼焊接時(shí)，由于膨脹系數(shù)相差懸殊，己發(fā)生過(guò)數(shù)次受熱面管子撕裂事故。 制造工藝、安裝及檢修質(zhì)量對(duì)受熱面超溫、爆管的影響 從實(shí)際運(yùn)行狀況來(lái)看，由于制造廠工東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 藝問(wèn)題、現(xiàn)場(chǎng)安裝及電廠檢修質(zhì)量等原因而造成的過(guò)熱器和再熱器受熱面超溫爆管與泄漏事故也頗為常見(jiàn)。這一問(wèn)題主要存在于按美國(guó) CE 公司技術(shù)設(shè)計(jì)的鍋爐中，如寶鋼自備電廠、華能福州和大連電廠配350MW 機(jī)組鍋爐，石橫電廠配 300MW 機(jī)組鍋爐以及平塢電廠配 600MW 機(jī)組鍋爐再熱器超溫均與此有關(guān)。 爐膜選型不當(dāng)我國(guó)大容量鍋爐的早期產(chǎn)品，除計(jì)算方法上存在問(wèn)題外，缺乏根據(jù)燃料特性選擇爐膛尺寸的可靠依據(jù)，使設(shè)計(jì)出的爐膛不能適應(yīng)煤種多變的運(yùn)行條件。尤其是再熱器系統(tǒng)，因工質(zhì)壓力較低、比容較大，集箱內(nèi)工質(zhì)壓力較低、比容較大，集箱內(nèi)工質(zhì)的軸向流速就更高，由集箱效應(yīng)引起的流量不均勻性將更為嚴(yán)重。一般屏式過(guò)熱器的總吸熱量中，屏間煙氣輻射熱約占一半左右，而屏中各管段吸收屏間煙氣輻射的受熱面積是不同的。除燃燒偏斜外，爐內(nèi)煙氣的旋轉(zhuǎn)方向?qū)煹纼?nèi)的煙氣偏斜也有影響，當(dāng)氣流右旋使偏向右側(cè)，左旋時(shí)偏向左側(cè)。它主要包括三方面：沿?zé)煹缹挾鹊臒崃Σ痪鶆蛐?；沿?zé)煹栏叨?或深度) 的熱力不均勻性；同屏(片) 各管的熱力不均勻性。熱偏差的程度可用熱偏差系數(shù) 來(lái)衡量，即? (21)0hp???式中： —熱偏差管（所檢測(cè)管子）中工質(zhì)的焓增，kJ/kg；ph?—管組中工質(zhì)的平均焓增，kJ/kg。文獻(xiàn)[26]提出了大容量鍋爐屏式過(guò)熱器傳熱計(jì)算新方法，不僅能突出屏式過(guò)熱器傳熱過(guò)程的實(shí)際規(guī)律，而且計(jì)算簡(jiǎn)便。進(jìn)一步分析表明可用率提高的障礙不是技術(shù)問(wèn)題，而是管理和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，研究人員發(fā)現(xiàn)， 電廠人員經(jīng)常是不接觸技術(shù)的管理，很難斷定事故機(jī)理。如洛河電廠2 號(hào)爐管內(nèi)壁 ， 使過(guò)熱器壁溫升高20～30℃。如石嘴山電廠9號(hào)爐， 因吹灰器沒(méi)有投入運(yùn)行， 受熱面部分管子結(jié)渣或積灰， 使管間吸熱嚴(yán)重不均， 從而導(dǎo)致屏式過(guò)熱器超溫爆管 [14]，管間振動(dòng)磨損。異物堵塞管子。如淮北電廠5號(hào)爐過(guò)熱器在后屏設(shè)計(jì)中沒(méi)有將前屏造成的偏差考慮進(jìn)去， 引起過(guò)熱器爆管 [5]。而設(shè)計(jì)因素中有圓燃燒方式本身所固有的缺陷。目前，大型電站鍋爐爆管事故(BTF)已成為當(dāng)前威脅發(fā)電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的突出矛盾。由此引起的非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間占總停運(yùn)時(shí)間的20% 左右，少發(fā)電量占總少發(fā)電量的25%左右。因此，研究和防止過(guò)熱器爆管已成為保證火電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵課題。過(guò)熱器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布置不合理。如鶴壁電廠1000t/h 鍋爐過(guò)熱器制造時(shí)焊接質(zhì)量不過(guò)關(guān)，導(dǎo)致頻繁爆管 [9]。運(yùn)行調(diào)整不當(dāng)。超期服役。如江西景德鎮(zhèn)電廠SG2201001 型煤粉爐的高壓加熱器長(zhǎng)期投用不正常， 給水溫度為150～160℃， 一直未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的215℃， 使過(guò)熱蒸汽溫度升高， 造成超溫爆管 [20]。將屏式過(guò)熱器各離散化為小單元，按工質(zhì)流動(dòng)順序逐次計(jì)算小單元的熱負(fù)荷，進(jìn)而求出壁溫分布，對(duì)屏式過(guò)熱器入口進(jìn)行二維離散，考慮影響管子傳熱的結(jié)構(gòu)、位置、流動(dòng)等偏差因素。運(yùn)行時(shí)，由于熱偏差或汽溫變化等原因，可能使個(gè)別管子因壁溫過(guò)高或者超過(guò)允許溫度而損壞。G由于過(guò)熱器和再熱器并列工作的管子間的受熱面積差別不大，所以結(jié)構(gòu)不均勻系數(shù)基本上近似于 1，因根據(jù)式(2—2)，產(chǎn)生熱偏差的主要原因是吸熱不均和流量不均。由于爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)上升氣流在爐膛出口還存在相當(dāng)強(qiáng)的殘余旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，故在對(duì)流煙道內(nèi)會(huì)對(duì)其熱負(fù)荷分布產(chǎn)生不利影響。對(duì)屏來(lái)說(shuō)，屏前煙氣或爐膛向屏輻射的熱量約占屏總吸熱量的20%~40%，對(duì)流過(guò)熱器和再熱器約為 5%~25%，而且這部分熱力并非均勻分配給管片中各種不同類(lèi)型的管段。 水力不均勻性在過(guò)熱器和再熱器系統(tǒng)中，各管圈內(nèi)的工質(zhì)—過(guò)熱蒸汽的流量存在差異，即流量分配不均勻，這種不均勻性是由于各管圈沿集箱靜壓變化、阻力系數(shù)、管子吸熱和重位壓頭不同等因素引起的 [41， 42]。第 2 章 過(guò)熱器系統(tǒng)的熱偏差理論分析 9 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 第 3 章 受熱面超溫爆管原因及預(yù)防措施綜述 設(shè)計(jì)原因造成受熱面超溫、爆管原因綜述 熱力計(jì)算結(jié)果與實(shí)際不符 熱力計(jì)算不準(zhǔn)的焦點(diǎn)在于爐膛的傳熱計(jì)算 [43]，即如何從理論計(jì)算上較合理的確定爐膛出口煙溫和屏式過(guò)熱器的傳熱系數(shù)缺乏經(jīng)驗(yàn)，致使過(guò)熱器受熱面的面積布置不夠恰當(dāng)，造成一、二次汽溫偏離設(shè)計(jì)值或受熱面超溫。 過(guò)熱器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受熱面布置不合理 調(diào)研結(jié)果表明，對(duì)于大容量電站鍋爐，過(guò)熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受熱面布置不合理，是導(dǎo)第 3 章 受熱面超溫爆管原因及預(yù)防措施綜述 11 致一、二次汽溫偏離設(shè)計(jì)值或受熱面超溫爆管的主要原因之一。 壁溫計(jì)算方法不完善，導(dǎo)致材質(zhì)選用不當(dāng) 從原理上講，在對(duì)過(guò)熱器和再熱器受熱面作壁溫校核時(shí)，應(yīng)保證偏差管在最危險(xiǎn)點(diǎn)的壁溫也不超過(guò)所用材質(zhì)的許用溫度。如神頭第一電廠 5 號(hào)爐(捷克 650t/h 亞臨界直流鍋爐)包墻過(guò)熱器出口聯(lián)箱至混合聯(lián)箱之間導(dǎo)汽管曾在水壓試驗(yàn)突然斷裂飛脫，主要原因是導(dǎo)汽管與聯(lián)箱連接的管角焊縫存在焊接冷裂紋。 如朝陽(yáng)電廠曾對(duì) 1 號(hào)爐(HG670/1401) 屏式過(guò)熱器的某一屏進(jìn)行通球試驗(yàn)。 異物堵塞管路 在過(guò)熱器的爆管事故中，由于管內(nèi)存在制造、安裝或檢修遺留物引起的事故也占相當(dāng)?shù)谋壤?。如：邢臺(tái)電廠、沙角 A 電廠和通遼電廠等都將原減溫水管口放大，以滿足調(diào)溫需要 。對(duì)于這兩個(gè)問(wèn)題主要應(yīng)通過(guò)改進(jìn)減溫器的結(jié)構(gòu)來(lái)解決。 擋板調(diào)溫裝置從調(diào)研情況看，采用煙氣擋板調(diào)溫裝置的鍋爐再熱蒸汽溫度問(wèn)題要好于采用汽—汽熱交換器的鍋爐。但是，由于這種方式需要增加工作于高煙溫的再循環(huán)風(fēng)機(jī)，要消耗一定的能量，且因目前再循環(huán)分機(jī)的防腐和防磨問(wèn)題遠(yuǎn)未得到解決，因而限制了煙氣再循環(huán)的應(yīng)用。在配 300MW 和 600MW 機(jī)組的鍋爐中應(yīng)用尤為普遍。因此，如何確保鍋爐在第 3 章 受熱面超溫爆管原因及預(yù)防措施綜述 17 理想工況下運(yùn)行是一個(gè)有待深入研究的問(wèn)題 [45]。 高壓加熱器投入率低 據(jù)調(diào)查，我國(guó)大容量機(jī)組的高壓加熱器投入率普遍較低，有的機(jī)組高加長(zhǎng)期停運(yùn)。對(duì)原來(lái)汽溫偏低的鍋爐，雖會(huì)使汽溫有所提高，但由于煤耗率增加，將使機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性降低。揮發(fā)份增大時(shí)，燃燒過(guò)程加快，蒸發(fā)受熱面的吸熱量增加，因而汽溫呈下降趨勢(shì)。以 HG670/ 1409 型鍋爐為例，假定汽汽熱交換器入口一次汽溫(即后屏出口汽溫)不變，當(dāng)冷段再熱器入口溫度比設(shè)計(jì)值低 10℃時(shí)，熱段再熱器出口汽溫降低 3~4℃，如果同時(shí)考慮一次汽溫降低 10℃，則熱段再熱器出口汽溫將影響 5~7℃。在過(guò)熱器與再熱器受熱面中易發(fā)生的主要是高溫腐蝕。在設(shè)計(jì)布置過(guò)熱器時(shí)，則盡量避免其蒸汽出口段布置于煙溫過(guò)高處。4 選擇合理的聯(lián)箱連接型式 采用合理的連接型式有助于減少流量不均引起的熱偏差。調(diào)節(jié)擺動(dòng)式燃燒器噴嘴的上下傾角，可以改變火焰中心位置的高低，從而改變爐膛出口煙溫，以調(diào)節(jié)鍋爐輻射吸熱量和對(duì)流吸熱第 3 章 受熱面超溫爆管原因及預(yù)防措施綜述 21 量的比例，達(dá)到調(diào)節(jié)汽溫的目的。下傾角過(guò)大又會(huì)造成冷灰斗的結(jié)渣。在對(duì)流受熱面中，因?yàn)闊煔饬吭黾悠鋵?duì)流吸熱量將增加，使蒸汽溫度升高。另外，這種方法還會(huì)使燃料的未完全燃燒損失和排煙損失有所增加。一次風(fēng)射流沿著燃燒器噴口軸線方向進(jìn)入爐膛后，在動(dòng)量較強(qiáng)的二次風(fēng)射流的引射和沖擊下，被帶入二次風(fēng)旋轉(zhuǎn)氣流中，造成強(qiáng)烈的空氣與燃料混合，同時(shí)，一次風(fēng)被二次風(fēng)裹挾在爐膛中央，使得爐膛中心形成富燃料區(qū)域，而在近壁處出現(xiàn)富空氣區(qū)域的氣粉分離，有效的減少了一次風(fēng)沖刷水冷壁而引起的爐內(nèi)結(jié)渣現(xiàn)象。并且三次風(fēng)可以使水平煙道內(nèi)的速度不均勻性得到明顯的改善。(3)對(duì)易結(jié)渣煤采用各種運(yùn)行措施控制爐內(nèi)溫度水平 爐內(nèi)溫度水平對(duì)結(jié)渣的影響是多方面的：第一，爐內(nèi)溫度水平高，將使煤中一些易揮發(fā)堿性氧化物汽化或者升華，使堿金屬化合物在受熱面上凝結(jié)。 因此，對(duì)易結(jié)渣煤，要嚴(yán)格控制運(yùn)行溫度，如加大運(yùn)行過(guò)量空氣系數(shù)，增加配風(fēng)的均勻性，防止局部熱負(fù)荷過(guò)高產(chǎn)生局部還原性氣氛，調(diào)整四角風(fēng)粉分配均勻性，防止一次風(fēng)氣流直接沖刷壁面。3)射流兩側(cè)補(bǔ)氣條件差異 射流兩側(cè)補(bǔ)氣條件主要由爐膛截面長(zhǎng)寬比、假想切圓直徑、燃燒器組高寬比確定。而且在煤粉顆粒較粗時(shí)，火焰容易沖墻，煤粉難于燃盡，因而引起高溫腐蝕和磨損。另一方面，各管的流量分布變化將直接影響徑向引入集箱的工質(zhì)向集箱兩側(cè)的分配情況，從而影響集箱內(nèi)工質(zhì)的靜壓分布，因此無(wú)法采用以往的流量分配計(jì)算方法進(jìn)行各管圈流量分布計(jì)算，而應(yīng)在同時(shí)綜合考慮集箱效應(yīng)、各管圈阻力系數(shù)以及吸熱量不同等因素的前提下計(jì)算管圈流量 [5254]。.1 由圖