【導(dǎo)讀】性、經(jīng)濟(jì)性有著非常重要的影響。過(guò)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。隨著機(jī)組容量的增。安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。鑒于上述原因，關(guān)于熱偏差的成因及熱偏差、壁溫計(jì)算方法的。但多數(shù)人員對(duì)熱偏差成因的研究多側(cè)重于某一。站鍋爐來(lái)說(shuō)，不可避免地帶來(lái)一些問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地反映受熱面出口汽溫和管子壁溫分布情況。提出相應(yīng)的減小措施或預(yù)防對(duì)策。了實(shí)際應(yīng)用，對(duì)引起熱偏差的主要因素進(jìn)行了分析。計(jì)算結(jié)果證明本文采用的計(jì)?；O(shè)計(jì)、事故分析提供了一定的參考價(jià)值和實(shí)際指導(dǎo)意義。

　　

【正文】 — 分配集箱進(jìn)口流速（ m/s）。 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)。在計(jì)算屏 間流量不均系數(shù)時(shí)，因?yàn)橥ǔＧ闆r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(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程。對(duì)于同屏 各管流量計(jì)算時(shí)，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]。 根據(jù)式 計(jì)算 330MW 自然循環(huán)鍋爐屏過(guò)、高過(guò) 屏間流量不均系數(shù)的分布情況如圖 37 中的（ a）、（ b） 。屏式過(guò)熱器管屏數(shù)為 18 片，高溫過(guò)熱器管屏數(shù)為 30 片，高溫再熱器管屏數(shù)為 60 片。在計(jì)算片間流量偏差時(shí)，取高再當(dāng)量支管數(shù)為 20 根、。高過(guò)和高再分配、匯流集箱 [2]。 圖 37(a) 屏 過(guò)屏間流量不均勻系數(shù)曲線 圖 37(b) 高過(guò)片間流量不均勻系數(shù)曲線 第 3 章 過(guò)熱器熱偏差基本計(jì)算方法 21 同屏 管間流量偏差計(jì)算 由引起同屏 管間流量偏差的原因分析知道，即使并列管圈兩端的壓差 p? 相等，也會(huì)由于各套管子的阻力系數(shù)不同及吸熱差別造成的蒸汽比容不同而引起流量不同。在過(guò)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。同屏各套管的流量分配是在壓力平衡和流量平衡兩個(gè)條件下進(jìn)行的，也就是同屏各套管兩端蒸汽壓差相等 以及各套管蒸汽流量之和等于該列管屏總的工質(zhì)流量。由于各管間的流量分配不但與各管的幾何參數(shù)有關(guān)，還與蒸汽參數(shù)有關(guān)，而蒸汽參數(shù)又與吸熱量及流量有關(guān)。因此，各管流量的計(jì)算分兩個(gè)階段進(jìn)行 [29]： （ 1）初步采用簡(jiǎn)化方法計(jì)算，直接計(jì)算出各管的流量； （ 2）等各段工質(zhì)溫度確定之后，獲得各管出口的蒸汽焓值，重新計(jì)算各管的平均比容，加上平均壓力，再利用兩個(gè)平衡條件求解考慮了各管蒸汽比容差異的各管流量，至到誤差滿足一定的要求為止。 下面介紹一種初步的計(jì)算方法： 假設(shè)某過(guò)熱器受熱面有 N 列管屏，同屏有 n 套管子，假設(shè)第 j 管屏的蒸汽總流量為 jD （ kg/s） ； jD 可以通過(guò)屏間流量分配計(jì)算得到，可以使管間流量計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確。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。 各套管的壓力平衡方程： 22022022011424242 ??????????????????????????????????????????????????????dggZdggZdggZpnnin ?????? （ 334） 化簡(jiǎn)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(gè)方程便是各套管流量初步計(jì)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(jì)算程序。在 計(jì)算時(shí)，首先假定一個(gè)迭代初始值 oA ,由式 解出各套管流量，再代入式 進(jìn)行驗(yàn)算，不符合時(shí)修正 A 值，至到誤差小于規(guī)定值時(shí)為止。 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。如果不是對(duì)每根管子都進(jìn)行計(jì)算，在選擇計(jì)算管時(shí)，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(diǎn)，如 ? 最大、 G? 最小及 r? 最大的點(diǎn)，最后確定計(jì)算管 [30]。 (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(guò)片間偏差曲線 根據(jù)熱偏差系數(shù)計(jì)算方法分別對(duì) 1109t/h 自然循環(huán) 鍋爐屏過(guò)、高過(guò) 的并列管屏在兩種熱負(fù)荷分布兩種情況進(jìn)行了計(jì)算。三種受熱面管屏在兩種熱負(fù)荷分布 第 3 章 過(guò)熱器熱偏差基本計(jì)算方法 23 情況下對(duì)應(yīng)的吸熱不均系數(shù)、流量不均系數(shù)和熱偏差系數(shù)的分布曲線分別如圖 3 39 中的（ a）、（ b）所示。 從各受熱面的偏差曲線分布特點(diǎn)及表 的數(shù)據(jù)知，當(dāng)最大熱負(fù)荷偏向煙道四分之一處時(shí)三種受熱面產(chǎn)生的最大熱 偏差系數(shù)明顯小于熱負(fù)荷對(duì)稱分布時(shí)對(duì)應(yīng)的最大值，這與通常最大熱負(fù)荷偏向一側(cè)產(chǎn)生的熱偏差較大的現(xiàn)象不符，其原因是假設(shè)最大熱負(fù)荷與最小的流量疊加在一起，產(chǎn)生了大的熱偏差。對(duì)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。 屏過(guò)、高過(guò)和高再最大熱偏差值及其對(duì)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(jì)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(jí)受熱面的金屬壁溫是否超過(guò)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(diǎn)受熱面的金屬壁溫首先決定于該點(diǎn) 管內(nèi)介質(zhì)溫度 t ， 其次決定于該點(diǎn)所處位置煙氣溫度值? 、煙氣對(duì)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]。 為了保證鍋爐可靠運(yùn)行，所有受熱面的壁溫必須低于所用鋼材最高許用溫度，并滿足強(qiáng)度計(jì)算要求。現(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(guò)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(guò)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(guò)管組的平均壁溫，甚至超過(guò)最高許用溫度，引起管子爆管事故。因此，對(duì)熱負(fù)荷最大、介質(zhì)溫度最高、熱偏差大、流量偏差大及結(jié)構(gòu)差別大的偏差管進(jìn)行壁溫校核是非常重要的，單獨(dú)的一個(gè)因素或幾種因素的疊加都可能導(dǎo)致管壁溫度超過(guò)許用溫度。對(duì) 于過(guò)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(guò)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(guò)熱器 熱負(fù)荷對(duì)稱（ ） 熱負(fù)荷非對(duì)稱（ 14,15） 高溫過(guò)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(guò)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。 壁溫計(jì)算需要考慮的一些因素為沿?zé)煹澜孛婧凸茏訄A周的受熱不均勻性、沿管壁熱量的均流和平行管的流動(dòng)不均及結(jié)構(gòu)差別，并相應(yīng)地計(jì)算各不均勻系數(shù)值。在確定了壁溫校核點(diǎn)的介質(zhì)溫度、最大熱強(qiáng)度和管內(nèi)壁放熱系數(shù)的基礎(chǔ)上，受熱 面的壁溫就可以根據(jù)計(jì)算公式求得。 下面介紹一個(gè) 管子金屬壁溫計(jì)算模型 ： 接受煙氣加熱的光管，為校驗(yàn)其工作可靠性，一般計(jì)算兩種壁溫： （ 1）計(jì)算點(diǎn)沿管子周界熱負(fù)荷最高處的計(jì)算壁溫 bt ,即管子內(nèi)外壁溫的算術(shù)平均值。該溫度用于校核管子的強(qiáng)度計(jì)算。 （ 2）計(jì)算點(diǎn)沿管子周界熱負(fù)荷最高處的外壁溫度 wt ，該溫度用于校核管子的氧化速度。 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 ℃） ]； maxq — 計(jì)算點(diǎn)管子外壁沿周界最高熱負(fù)荷（ kW/ 2m ）； ? — 計(jì)算管壁厚度（ m）； ? — 管壁鋼材熱導(dǎo)率 [kW/(m℃ )]； ? — 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）。 bt 計(jì)算公式 由計(jì)算壁溫定義得： ???????? ???? m a x2m a x 1 qqJt b ? ????? （℃） （ 339） 其中表達(dá)式中的符號(hào)與式 。 通過(guò)過(guò)熱偏差計(jì)算，計(jì)算出計(jì)算點(diǎn)的蒸汽溫度 jt 和相應(yīng)的參數(shù)，根據(jù)壁溫計(jì)算模型計(jì)算 wt 和 bt 。但在計(jì)算中還應(yīng)注意以下偏差因素對(duì)壁溫計(jì)算的影響 [29]: （ 1）在計(jì)算管組進(jìn)口，由于蒸汽未充分混合而由前級(jí)管 組帶來(lái)的汽溫偏差； （ 2）由于運(yùn)行工況與熱力計(jì)算不符，在計(jì)算管組后的噴水量大于設(shè)計(jì)值時(shí)使整個(gè)計(jì)算管組汽溫水平增高； 第 3 章 過(guò)熱器熱偏差基本計(jì)算方法 25 （ 3）沿?zé)煹缹挾燃坝?jì)算管周界上熱負(fù)荷和積灰厚度的不均勻。當(dāng)煙氣橫向沖刷管子時(shí)，沖刷作用最強(qiáng)處熱負(fù)荷最大，積灰厚度又最薄。 實(shí)例鍋爐介紹 吉林松花江 2X330MW 鍋爐 為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，采用平衡通風(fēng)、直流式燃燒器、四角切圓燃燒方式，燃用褐煤。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 。 鍋爐容量及主要參數(shù) 表 工況 鍋爐容量及主要參數(shù) 項(xiàng) 目 單 位 參 數(shù) 過(guò)熱蒸汽流量 t/h 過(guò)熱蒸汽流量 過(guò)熱蒸汽出口溫度 ℃ 540 給水溫度 ℃ 過(guò)熱器 相關(guān)介紹 過(guò)熱器由五個(gè)主要部分組成 : a) 末級(jí)過(guò)熱器； b) 過(guò)熱器后屏； c) 過(guò)熱器分隔屏； d) 立式低溫過(guò)熱器和水平低溫過(guò)熱器； e) 頂棚過(guò)熱器和包墻過(guò)熱器。 末級(jí)過(guò)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。 過(guò)熱器后屏位于爐膛上方折焰角前，共 20 片，管徑為Φ 60/Φ 54，以 的橫向節(jié)距沿整個(gè)爐膛寬度方向布置。 過(guò)熱器分隔屏位于爐膛上方，前墻水冷壁和過(guò)熱器后屏之間，沿爐寬方向布置四大片，每大片又沿爐深方向分為六小片。管徑為Φ 51，從爐膛中心開(kāi)始，分別以 3429mm、 、 的橫向節(jié)距沿整個(gè)爐膛寬度方向布置。 立式低溫過(guò)熱器位于尾部煙道轉(zhuǎn)向室內(nèi)，水平低溫過(guò)熱器上 方，共 110 片，管徑為Φ 51，以 136mm 的橫向節(jié)距沿爐寬方向布置。 水平低溫過(guò)熱器位于尾部豎井煙道省煤器上方，共 110 片，管徑為Φ 51，以 136mm 的橫向節(jié)距沿爐寬方向布置。 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 26 頂棚過(guò)熱器和包墻過(guò)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。后煙道包墻過(guò)熱器形成一個(gè)垂直下行的煙道。 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(guò)熱器、高溫過(guò)熱器和高溫再熱器管屏出口平均汽溫。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，繪制了各受熱面管屏汽溫柱狀分布趨勢(shì)圖，以便直觀分析各管屏的危險(xiǎn) 程度。三種受熱面的管屏出口汽溫分布圖分別為圖 3 311 中的（ a）、（ b）所示。 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。 管屏出口汽溫是在考慮吸熱偏差、集箱軸向流量分配偏差因素上求出的。從偏差計(jì)算結(jié)果知道， 兩 種受熱面的屏間流量偏差幅度相對(duì)不大，熱負(fù)荷分配不均是造成屏間汽溫偏差的主要因素，最大汽溫偏差在 40℃左右?？梢灶A(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)