【正文】 后煙道包墻過熱器形成一個垂直下行的煙道?！妫?]； maxq — 計算點管子外壁沿周界最高熱負(fù)荷（ kW/ 2m ）； ? — 計算管壁厚度（ m）； ? — 管壁鋼材熱導(dǎo)率 [kW/(m如果不是對每根管子都進行計算，在選擇 計算管時，應(yīng)著眼于金屬壁溫有可能最高的一些管 子，可以先核算幾點，如 ? 最大、 G? 最小及 r? 最大的點，最后確定計算管 [30]。在計算屏 間流量不均系數(shù)時，因為通常情況下，每片管屏之間的結(jié)構(gòu)差異不大，當(dāng)量支管的流量系數(shù)也差別不大，可以近似認(rèn)為 ko/kx≈ 1，誤差 很小，簡化了計算過程。）。 （ 1） 0/ ?? axX 時， 1??r? ； （ 2） 1/ ?? axX 時， 2??r? ； （ 3） maxX ?? / 時， ???r ； （ 4） maxX ?? / 時，曲線在此處具有極大值，曲線在此處的斜率為零，即 0/ ?dXd krx? ； （ 5） 曲線下面積應(yīng)等于 1，即積分 110?? dXkrx? 利用五個已知條件可得以下方程組 ????????????????????????????????1213141510234 2323421EDCBADmCBmAmEmDCmBmAmDcBAE? （ 33） 通過解上列線性方程組，可以得到各系數(shù)的值。國內(nèi)人員對熱偏差和壁溫計算方法進行了不斷的研究和改進，并取得了一定的成效。由于同一管屏中各套管長度、管徑及材質(zhì)不同，各管的阻力系數(shù)不同，從而使各管的流量不同 [14]。 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 蒸汽側(cè)流量偏差原因 國內(nèi)人員對引起受熱面工質(zhì)流量分布不均原因的研究進行得比較早，取得了較為成熟的理論成果，并運用于實踐。 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 煙速偏差形成機理 由爐內(nèi)氣流流動特點知道，進入屏區(qū)的氣流軸向上升速度沿爐寬方向基本上是左右對稱的，左右兩側(cè)速度高，中部速度低， 這樣進入屏區(qū)中間通道的氣流流量小，流速低，而進入屏區(qū)左右兩側(cè)通道的 氣流流量大，流速高[16~17]。 以上 5 個因素中 , 只有第 1 個因素與燃燒系統(tǒng)的設(shè)計及運行 2 方面都有關(guān)。 （ 2）蒸汽側(cè)流量偏差的因素分析，包括受熱面集箱引入、引出方式不當(dāng)造成的屏（片）間流量偏差和同屏各管圈因阻力特性不同引起的流量分配不均以及因吸熱不均引起的流量不均。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)低的鍋爐機組來說，計算結(jié)果還比較正確，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)電機組的裝機容量日益增大， 300MW、 600MW 機組已成為電網(wǎng)中的主力機組，這部分機組運行質(zhì)量的優(yōu)劣對整個電網(wǎng)運行的可靠性、經(jīng)濟性有著非常重要的影響?，F(xiàn)代大型機組的發(fā)展有以下幾大特點 [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。 、高溫過熱器及高溫再熱器熱偏差和壁溫數(shù)值計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算模型、熱偏差計算模型、壁溫計算模型以及數(shù)值計算 方法的實現(xiàn)等。其它 4 個因素與運行的關(guān)系不大 , 基本上決定于熱力性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計。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)。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，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。 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。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算，希望通過考慮火焰輻射傳熱計算關(guān)系，給出爐膛內(nèi)部及出口煙氣溫度分布，以二維煙溫分布計算壁溫，使壁溫計算更具針對性，反映鍋爐結(jié)構(gòu)、燃燒特點對壁溫分布的影響。 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，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)表達式。 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)。對于同屏 各管流量計算時，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]。 (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)荷分布兩種情況進行了計算?！?)]； ? — 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）。 實例應(yīng)用計算結(jié)果 根據(jù)熱偏差計算理論，針對兩種熱負(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。 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。 wt 計算公式 ???????? ????? m a x2m a x 12 qqJtt jw ? ????? （ 338） 其中： jt — 計算點管內(nèi)介質(zhì)溫度（℃）； J — 熱量均流系數(shù)； 2? — 計算點管子內(nèi)壁對介質(zhì)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) [kW/（ 2m 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 22 熱偏差系數(shù)計算 根據(jù)熱偏差系數(shù) ? 的定義，在計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) ?就可以由其表達式計算；或者根據(jù)熱力計算得到管組中計算管 i 自蒸汽進口到計算點的焓增 ih? 以及相應(yīng)區(qū)段管組的平均焓增 ??ih 求得對應(yīng)管段的熱偏差系數(shù)，即： GHriihh ???? ????? （ 337） 由計算分析知道，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。 則式 可以寫成： xGxxG Bkk ?? 2 00,00, ?? （ 333） 可以假定第一支管的三個流量不均系數(shù)進 行與流量相似的計算，可以計算各支管的流量不均系數(shù)。對每片屏中的中間管而言，每米長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 為屏間煙氣對管段 a 的角系數(shù)，其 計算式為： 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。利用已知的幾個條件可以求出函數(shù)中的五個待定系數(shù) [24]。 因此，改進原有計算方法中的不足之處，采用比較合理的計算方法準(zhǔn)確計算實際危險點的管壁溫度，便成為當(dāng)前 鍋爐設(shè)計和超溫爆管事故改造過程中亟待解決的突出問題。 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，多的達到 15 根以上 [2]。 總之，由于影響爐內(nèi)燃燒工況的因素復(fù)雜多變，運行調(diào)整工況的優(yōu)劣也影響到煙溫偏差的大小。此外，鍋爐運行中出現(xiàn)的非正常工況也會引起或加劇煙氣側(cè)熱偏差 [7]。 (5) 由前一級管組出口的溫度偏差攜帶 到本級管組進口的溫度偏差。 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 課題研究內(nèi)容與方法 課題研究內(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，具體分析造成煙速、煙溫偏差的爐內(nèi)燃燒過程特點，涉及爐膛結(jié)構(gòu)特點及尺寸，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)氣流動力場等燃燒調(diào)整狀況。我國制造的某些機組高檔合金鋼的使用量往往大于從國外引進的同類機組，這對于我國的機組在國際電力市場中的競爭也是一個極為不利的因素。過熱器和再熱器作為鍋爐機組重要的部件，其可靠運行無疑對整個機組的安全運行有著非常重要的意義。 正是由于大型機組具有上述特點，原有的熱偏差及壁溫計算方法已不適應(yīng)。 ，提出減小受熱面熱偏差、防止超溫爆管的相對措施，并論證其可行性。 除了上述引起熱偏差的設(shè)計及結(jié)構(gòu)方面的原因外，在鍋爐機組的運行過程中，一些非正常的運行狀況也會引起熱偏差現(xiàn)象或加劇熱偏差的幅度，例如火焰中心偏移、煤種變化、燃燒不正常、高壓加熱器切除、過量空氣系數(shù)過高等原因都可能使對流煙道中的煙溫升高，使過熱器的噴水量增加，造成噴水點前各級受熱面的介質(zhì)溫度高于設(shè)計值。而右側(cè)氣流由于切向速度方向指向爐后，氣流在進入屏區(qū)后上升很短的高度就進入對流煙道，相對左側(cè)氣流而言，右側(cè)氣流發(fā)生了“短路”。 （ 3）由熱效應(yīng)引起的流量分配不均。 從表達式可以看出，管 子長度、內(nèi)徑或管材不同時，管子阻力系數(shù)是不同的。這些理論的可行性有待進一步研究和論證。 沿上升煙道寬度 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 14 當(dāng) ,。 那么，管段 a 的受熱面偏差系數(shù)定義計算式為： opa HH /?? （ 310） 另外，令 of HHp /? ， p 稱為管段 a 的爐膛輻射因數(shù)。 根據(jù)式 計算 330MW 自然循環(huán)鍋爐屏過、高過 屏間流量不均系數(shù)的分