【正文】 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。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圖，以便直觀分析各管屏的危險(xiǎn)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(gè)爐膛寬度方向布置。 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。 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 。 （ 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。 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。 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。三種受熱面管屏在兩種熱負(fù)荷分布 第 3 章 過熱器熱偏差基本計(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。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。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。 圖 37(a) 屏過屏間流量不均勻系數(shù)曲線 圖 37(b) 高過片間流量不均勻系數(shù)曲線 第 3 章 過熱器熱偏差基本計(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。 根據(jù)式 計(jì)算 330MW 自然循環(huán)鍋爐屏過、高過 屏間流量不均系數(shù)的分布情況如圖 37 中的（ a）、（ b） 。 化簡后的 n 個(gè)方程為： ? ? ? ?? ????????????????????????????????????????????????? ????100202000120010102200200112001001nxnnnGGGGGcGkkGcGkkGcGkkG （ 329） 同樣，可以在式 兩邊同時(shí)除于當(dāng)量支管的平均流量 0G ，可以得到關(guān)于流量不均系數(shù)的計(jì)算關(guān)系式： ? ? ? ?2 00200,oxxxoooxooxxG Gk ababGGkkGG ??????????????? （ 330） 引入管子系數(shù) xB ，其表達(dá)式為： ? ? ? ? ? ? ? ????????? ? ????????dfxxxxxxx pababAGk ababB 0020 00 （ 331） 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 20 其中：管組結(jié)構(gòu)系數(shù)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(jìn)口動(dòng)壓，且ffdf gWp ?2 2?? （ 2/mkgf ） ； fW — 分配集箱進(jìn)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(dāng)量 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 18 支管阻力系數(shù)條件下，根據(jù)流體力學(xué)關(guān)于壓差、阻力系數(shù)及流量之間的基本關(guān)系式，通過流量迭代計(jì)算可以得到每根當(dāng)量支管的蒸汽流量 [25]。各排管子的輻射角系數(shù) x 隨 ds/1 變化較大， x 可以由各排計(jì)算式來求。 那么，管段 a 的受熱面偏差系數(shù)定義計(jì)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)。 熱偏差計(jì)算相關(guān)參數(shù)的確定 受熱面偏差系數(shù) ? 的確定 設(shè)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(jì)算方法 15 受爐膛輻射的受熱面積為 fH 。,0 2211 ????????? ?mXXX 時(shí)； 非對(duì)稱分布函數(shù)： 1078104688109878143681376 234 ?????? XXXXrx? （ 37） 根據(jù)吸熱不均系數(shù)分布 函數(shù)，計(jì)算了 330MW 自然循環(huán)鍋爐高溫過熱器沿?zé)煹缹挾确较驘崃Σ痪禂?shù)。,0 2211 ????????? ?mXXX 時(shí)； 非對(duì)稱分布函數(shù)： 1069132 7 01 1 8 74 0 54 3 1 6816 1 6 234 ?????? XXXXrx? （ 35） 沿水平煙道寬度 當(dāng) ,。 沿上升煙道寬度 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 14 當(dāng) ,。 令煙道寬度為 a，坐標(biāo)原點(diǎn)定位在煙道左端處，絕對(duì)坐標(biāo) x 的相對(duì)坐標(biāo)為 X=x/a，由第二章的內(nèi)容知道，沿?zé)煹缹挾鹊奈鼰岵痪禂?shù) krmax,? 分布函數(shù)為： EDXCXBXAXEaxDaCaxBaxAk??????????????????????????????????334234rxx? （ 32） 若過熱器再熱器沿?zé)煹缹挾葲]有分成幾段，可認(rèn)為集箱長度 L=a。對(duì)流煙道中沿寬度的吸熱不均勻系數(shù)kr? 與下列因素有關(guān)[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?zé)煹缹挾鹊臒煖仄钣螅瑹嶝?fù)荷最高處的吸熱不均勻系數(shù) kr? 值愈大； （ 2）沿?zé)煔饬鞒虩崃Σ痪鶆蛐灾饾u減小，即隨著煙氣平均溫度的降低，吸熱不均勻系數(shù)的最大值 krmax,? 逐漸減小； （ 3）隨煙氣與介質(zhì)之間的溫壓 t? 減小，吸熱不均系數(shù) krmax,? 增大； （ 4）一般來說，切向燃燒方式沿?zé)煹?寬度的吸熱不均勻分布曲線比較固定，可能是中間高兩側(cè)低，曲線沿?zé)煹乐行膶?duì)稱分布，如圖 32（ a）的曲線 1，或者熱負(fù)荷最高點(diǎn)位置偏向煙道某側(cè) ,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(shù)計(jì)算中，就幾個(gè)比較重要的方面進(jìn)行分析。這些理論的可行性有待進(jìn)一步研究和論證。原有壁溫計(jì)算方法的不足有以下幾點(diǎn) [18]： （ 1）原方法認(rèn)為蒸汽流量最小的管子正好熱負(fù)荷最大，而實(shí)際運(yùn)行實(shí)踐證明，情況并非如此； （ 2）在計(jì)算校核點(diǎn)的平均汽溫時(shí)，沒有考慮到各管段吸熱能力的不同，即取傳熱系數(shù)為定值； （ 3）在確定計(jì)算點(diǎn)周向平均熱負(fù)荷時(shí)，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(chǎn)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(nèi)徑偏差或管材差異，從而引起的管間流量偏差則是不應(yīng)忽視的。 從表達(dá)式可以看出，管 子長度、內(nèi)徑或管材不同時(shí)，管子阻力系數(shù)是不同的。由于該類集箱內(nèi)靜壓分布比較復(fù)雜，還有待進(jìn)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?zé)煹缹挾壬细髋殴茏又g流量的分布主要取決于進(jìn)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(zhì)比容偏差。 （ 3）由熱效應(yīng)引起的流量分配不均。 [10] (1)運(yùn)行方式 (2)燃燒煤種偏離設(shè)計(jì)煤種 (3)一、二次風(fēng)配風(fēng)比 (4)燃燒器四角風(fēng)粉不均勻 (5)煤粉細(xì)度 (6)三次風(fēng)的影響 （ 7）負(fù)荷變化快慢 由于電網(wǎng)調(diào)度的需要，機(jī)組負(fù)荷經(jīng)常進(jìn)行大幅度變化，如果燃燒器層數(shù)及磨煤機(jī)投、停調(diào)整不當(dāng)，會(huì)造成著火推遲和火焰中心上移等問題，使?fàn)t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(guān)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(gè)主要原因，因此有必要對(duì)影響煙溫偏差大小的因素進(jìn)行一定的分析。而右側(cè)氣流由于切向速度方向指向爐后，氣流在進(jìn)入屏區(qū)后上升很短的高度就進(jìn)入對(duì)流煙道，相對(duì)左側(cè)氣流而言，右側(cè)氣流發(fā)生了“短路”。而引起對(duì)流煙道煙速煙溫偏差的一個(gè)重要原因就是爐膛出口存在的殘余旋轉(zhuǎn)。 煙氣側(cè)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(nèi)火焰充滿度高、風(fēng)粉混合強(qiáng)烈、煤種適應(yīng)性強(qiáng)、煤粉燃盡度高等系列優(yōu)點(diǎn)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(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)方面的原因外，在鍋爐機(jī)組的運(yùn)行過程中，一些非正常的運(yùn)行狀況也會(huì)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(duì)流煙道中的煙溫升高，使過熱器的噴水量增加，造成噴水點(diǎn)前各級(jí)受熱面的介質(zhì)溫度高于設(shè)計(jì)值。如果屏前煙氣的煙溫高、黑度大 , 外圈管的總吸熱量就會(huì)增大很多 。 例如一片管屏的外圈管長度最長 ,同時(shí)外圈管子口徑又與其它管子相同 , 則流量最小 。 ，利用實(shí)測數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)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(duì)措施，并論證其可行性。綜合考慮引起熱偏差的各種因素，準(zhǔn)確計(jì)算管子出口汽溫和危險(xiǎn)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(shù)關(guān)鍵；同時(shí)，也是鍋爐制造廠家提高鍋爐設(shè)計(jì)水平的重要環(huán)節(jié) [4]。對(duì)于帶等徑三通 結(jié)構(gòu)集箱中蒸汽的渦流問題，國內(nèi)做了初步的試驗(yàn)研究，由于其復(fù)雜性，還有待進(jìn)一步地深入研究。但是由于爐內(nèi)環(huán)狀氣流螺旋上升至爐膛出口時(shí)存在較大的殘余旋轉(zhuǎn)造成沿?zé)煹缹挾确较虻臒熕贌煖仄?，以及因集箱?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(jīng)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(jī)組具有上述特點(diǎn)，原有的熱偏差及壁溫計(jì)算方法已不適應(yīng)。 目前，我國大型電站的過熱系統(tǒng)存在兩個(gè)突出的問題 [2]:一是某些機(jī)組的受熱面管子因超溫頻頻發(fā)生爆管事故，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行；二是某些機(jī)組的過熱器雖然沒有發(fā)生爆管事故，但是由于設(shè)計(jì)時(shí)采用了高質(zhì)量流速，整體采用高檔合金鋼，使得機(jī)組制造成本增加以及機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性變差。 關(guān)鍵詞：鍋爐；過熱器；熱偏差；壁溫；超溫爆管 東北電力大學(xué)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. The