【正文】 從偏差計算結果知道， 兩 種受熱面的屏間流量偏差幅度相對不大，熱負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。根據計算結果，繪制了各受熱面管屏汽溫柱狀分布趨勢圖，以便直觀分析各管屏的危險 程度。 水平低溫過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。 過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)距沿整個爐膛寬度方向布置。 實例鍋爐介紹 吉林松花江 2X330MW 鍋爐 為亞臨界參數、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，采用平衡通風、直流式燃燒器、四角切圓燃燒方式，燃用褐煤。 bt 計算公式 由計算壁溫定義得： ???????? ???? m a x2m a x 1 qqJt b ? ????? （℃） （ 339） 其中表達式中的符號與式 。 （ 2）計算點沿管子周界熱負荷最高處的外壁溫度 wt ，該溫度用于校核管子的氧化速度。 壁溫計算需要考慮的一些因素為沿煙道截面和管子圓周的受熱不均勻性、沿管壁熱量的均流和平行管的流動不均及結構差別，并相應地計算各不均勻系數值。 為了保證鍋爐可靠運行，所有受熱面的壁溫必須低于所用鋼材最高許用溫度，并滿足強度計算要求。三種受熱面管屏在兩種熱負荷分布 第 3 章 過熱器熱偏差基本計算方法 23 情況下對應的吸熱不均系數、流量不均系數和熱偏差系數的分布曲線分別如圖 3 39 中的（ a）、（ b）所示。在 計算時，首先假定一個迭代初始值 oA ,由式 解出各套管流量，再代入式 進行驗算，不符合時修正 A 值，至到誤差小于規(guī)定值時為止。因此，各管流量的計算分兩個階段進行 [29]： （ 1）初步采用簡化方法計算，直接計算出各管的流量； （ 2）等各段工質溫度確定之后，獲得各管出口的蒸汽焓值，重新計算各管的平均比容，加上平均壓力，再利用兩個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。 圖 37(a) 屏 過屏間流量不均勻系數曲線 圖 37(b) 高過片間流量不均勻系數曲線 第 3 章 過熱器熱偏差基本計算方法 21 同屏 管間流量偏差計算 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，也會由于各套管子的阻力系數不同及吸熱差別造成的蒸汽比容不同而引起流量不同。 根據式 計算 330MW 自然循環(huán)鍋爐屏過、高過 屏間流量不均系數的分布情況如圖 37 中的（ a）、（ b） 。 化簡后的 n 個方程為： ? ? ? ?? ????????????????????????????????????????????????? ????100202000120010102200200112001001nxnnnGGGGGcGkkGcGkkGcGkkG （ 329） 同樣，可以在式 兩邊同時除于當量支管的平均流量 0G ，可以得到關于流量不均系數的計算關系式： ? ? ? ?2 00200,oxxxoooxooxxG Gk ababGGkkGG ??????????????? （ 330） 引入管子系數 xB ，其表達式為： ? ? ? ? ? ? ? ????????? ? ????????dfxxxxxxx pababAGk ababB 0020 00 （ 331） 東北電力大學本科畢業(yè)論文 20 其中：管組結構系數212?????????????? ????????? ?? ? ffhx AAdlA ???? （ 332） A — 管組總截面積（ ㎡ ）； fA — 分配集箱截面積（ ㎡ ）； dfp? — 分配集箱進口動壓，且ffdf gWp ?2 2?? （ 2/mkgf ） ； fW — 分配集箱進口流速（ m/s）。在已知沿分配及匯流集箱軸向靜壓分布規(guī)律和各當量 東北電力大學本科畢業(yè)論文 18 支管阻力系數條件下，根據流體力學關于壓差、阻力系數及流量之間的基本關系式，通過流量迭代計算可以得到每根當量支管的蒸汽流量 [25]。各排管子的輻射角系數 x 隨 ds/1 變化較大， x 可以由各排計算式來求。 那么，管段 a 的受熱面偏差系數定義計算式為： opa HH /?? （ 310） 另外，令 of HHp /? ， p 稱為管段 a 的爐膛輻射因數。 熱偏差計算相關參數的確定 受熱面偏差系數 ? 的確定 設屏中任一管段 a ，其長度為 al ，它接受屏間煙氣輻射的面積為 pH ,接 第 3 章 過熱器熱偏差基本計算方法 15 受爐膛輻射的受熱面積為 fH 。,0 2211 ????????? ?mXXX 時； 非對稱分布函數： 1078104688109878143681376 234 ?????? XXXXrx? （ 37） 根據吸熱不均系數分布函數，計算了 330MW 自然循環(huán)鍋爐高溫過熱器沿煙道寬度方向熱力不均系數。,0 2211 ????????? ?mXXX 時； 非對稱分布函數： 1069132 7 01 1 8 74 0 54 3 1 6816 1 6 234 ?????? XXXXrx? （ 35） 沿水平煙道寬度 當 ,。 沿上升煙道寬度 東北電力大學本科畢業(yè)論文 14 當 ,。 令煙道寬度為 a，坐標原點定位在煙道左端處，絕對坐 標 x 的相對坐標為 X=x/a，由第二章的內容知道，沿煙道寬度的吸熱不均系數 krmax,? 分布函數為： EDXCXBXAXEaxDaCaxBaxAk??????????????????????????????????334234rxx? （ 32） 若過熱器再熱器沿煙道寬度沒有分成幾段，可認為集箱長度 L=a。對流煙道中沿寬度的吸熱不均勻系 數kr? 與下列因素有關[21]： 圖 31 切向燃燒固態(tài)排渣煤粉爐爐膛出口 kr? （ 1）鍋爐寬度愈寬，沿煙道寬度的煙溫偏差愈大，熱負荷最高處的吸熱不均勻系數 kr? 值愈大； （ 2）沿煙氣流程熱力不均勻性逐漸減小，即隨著煙氣平均溫度的降低，吸熱不均勻系數的最大值 krmax,? 逐漸減?。? （ 3）隨煙氣與介質之間的溫壓 t? 減小，吸熱不均系數 krmax,? 增大； （ 4）一般來說，切向燃燒方式沿煙道寬度的吸熱不均勻分布曲線比較固定，可能是中間高兩側低，曲線沿煙道中心對稱分布，如圖 32（ a）的曲線 1，或者熱負荷最高點位置偏向煙道某側 ,如圖 32（ a）中的曲線 2；也可能是呈馬鞍型的如 32（ b）曲線 [22]。在吸熱不均系數計算中，就幾個比較重要的方面進行分析。這些理論的可行性有待進一步研究和論證。原有壁溫計算方法的不足有以下幾點 [18]： （ 1）原方法認為蒸汽流量最小的管子正好熱負荷最大，而實際運行實踐證明，情況并非如此； （ 2）在計算校核點的平均汽溫時，沒有考慮到各管段吸熱能力的不同，即取傳熱系數為定值； （ 3）在確定計算點周向平均熱負荷時，沒有考慮到管束前 煙氣空間的影響。因此，再熱器管組非常容易產生由集箱靜壓變化所造成的流量偏差。但是由于同屏各管具有顯著的長度偏差、內徑偏差或管材差異，從而引起的管間流量偏差則是不應忽視的。 從表達式可以看出，管子長度、內徑或管材不同時，管子阻力系數是不同的。由于該類集箱內靜壓分布比較復雜 ，還有待進一步的研究 [13]。 大型鍋爐為簡化系統(tǒng)或減小集箱長度方向流量分布不均，多采用徑向引入、引出的三通聯(lián)接方式。 從以上概述可以知道，沿煙道寬度上各排管子之間流量的分布主要取決于進出口集箱中沿軸向方向上靜壓的分布和各排管子幾何特性的偏差以及由熱偏差引起的工質比容偏差。 （ 3）由熱效 應引起的流量分配不均。 [10] (1)運行方式 (2)燃燒煤種偏離設計煤種 (3)一、二次風配風比 (4)燃燒器四角風粉不均勻 (5)煤粉細度 (6)三次風的影響 （ 7）負荷變化快慢 由于電網調度的需要，機組負荷經常進行大幅度變化，如果燃燒器層數及磨煤機投、停調整不當，會造成著火推遲和火焰中心上移等問題，使爐膛出口煙溫上升，加劇爐膛出口的煙溫偏差。此外，煙溫偏差的大小與爐膛深度和水平煙道高度的比值也有一定的關系。大量鍋爐局部超溫分析表明，煙溫偏差是造成受熱面超溫爆管的一個主要原因，因此有必要對影響煙溫偏差大小的因素進行一定的分析。而右側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，相對左側氣流而言，右側氣流發(fā)生了“短路”。而引起對流煙道煙速煙溫偏差的一個重要原因就是爐膛出口存在的殘余旋轉。 煙氣側熱偏差的原因 四角切向燃燒鍋爐是我國目前大型火電廠的主要爐型，這種爐型憑其爐內火焰充滿度高、風粉混合強烈、煤種適應性強、煤粉燃盡度 高等系列優(yōu)點被普遍采用。管子焓增等于管組平均焓增的管子稱為平均管；焓增大于管組 第 2 章 過熱器系統(tǒng)的熱偏差理論分析 5 平均焓增的管子， 稱為偏差管。 除了上述引起熱偏差的設計及結構方面的原因外，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溫度高于設計值。如果屏前煙氣的煙溫高、黑度大 , 外圈管的總吸熱量就會增大很多 。 例如一片管屏的外圈管長度最長 ,同時外圈管子口徑又與其它管子相同 , 則流量最小 。 ，利用實測數據，檢驗計算結果的正確性，并完成本課題的剩余工作。 ，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。綜合考慮引起熱偏差的各種因素，準確計算管子出口汽溫和危險部位的壁溫，是過熱器和再熱器超溫爆管事故分析 、改造的技術關鍵；同時，也是鍋爐制造廠家提高鍋爐設計水平的重要環(huán)節(jié) [4]。對于帶等徑三通結構集箱中蒸汽的渦流問題，國內做了初步的試驗研究，由于其復雜性，還有待進一步地深入研究。但是由于爐內環(huán)狀氣流螺旋上升至爐膛出口時存在較大的殘余旋轉造成沿煙道寬度方向的煙速 煙溫偏差，以及因集箱聯(lián)接方式、渦流等原因造成的并聯(lián)管屏流量分布不均和同屏各管吸熱不均，經常引起受熱面局部超溫爆管事故的發(fā)生。 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。 目前，我國大型電站的過熱系統(tǒng)存在兩個突出的問題 [2]:一是某些機組的受熱面管子因超溫頻頻發(fā)生爆管事故，嚴重威脅機組的安全運行；二是某些機組的過熱器雖然沒有發(fā)生爆管事故，但是由于設計時采用了高質量流速，整體采用高檔合金鋼，使得機組制造成本增加以及機組運行經濟性變差。 關鍵詞：鍋爐；過熱器；熱偏差；壁溫；超溫爆管 東北電力大學本科畢業(yè)論文 II Title 330MW boiler superheater deviation characterization ABSTRACT With the development of the electrical industry, the installed capacity of the thermal power generating unit is augmenting increasingly. The generating units of 300MW and 600MW have been the main ones in the power work. Whether these generating units′operation is superior or not will have a great influence on the dependability and efficient performance of the power work operation. Th