【正文】 可以預(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)致更大的汽溫偏差。 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。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。 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。 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。 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。 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。 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。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 。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。 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 ?！?)]； ? — 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）。 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 該溫度用于校核管子的強(qiáng)度計(jì)算。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。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?，F(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。 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]。 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。 (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。 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。 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。 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。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)。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。高過(guò)和高再分配、匯流集箱 [2]。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。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]。 則式 可以寫(xiě)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)。在式 中，只有流量 未知，可以通過(guò) n 個(gè)方程預(yù)先假定 3 個(gè)第一根當(dāng)量管的流量 ? ?1?OOG、 ? ?2?OOG、 ? ?3?OOG，代入下面化簡(jiǎn)后的 n 個(gè)方程，可以算出三個(gè)對(duì)應(yīng)的總流量 ? ?1?OXG、 ? ?2?oxG、 ? ?3?oxG，利用圖解逐步逼近法可以求得符合條件的第一根支管的流量 ooG ，把 ooG 代入方程組，依次可以求出其它各支管的流量。為方便分析，引入任意一根管子的流量系數(shù) xk ，即： 22 xxxx gfdlk ??? ?????? ?? ? （ 321） 其中： a? 為該管子內(nèi)工質(zhì)平均比容，在初始計(jì)算時(shí)，可認(rèn)為并聯(lián)各當(dāng)量支管的 a? 相同，取管組進(jìn)出口工質(zhì)比容的算術(shù)平均值 [23]。 并聯(lián)管組流量偏差 計(jì)算 屏間流量偏差計(jì)算 沿集箱長(zhǎng)度方向上并聯(lián)各管屏流量計(jì)算 時(shí)，可以把每一片管屏視為分配及匯流集箱之間的一根當(dāng)量支管，根據(jù)管屏結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)及管屏材料特性，計(jì)算出每根當(dāng)量支管的阻力系數(shù)。輻射角系數(shù)計(jì)算公式的通用表達(dá)式可以如下表示： FdsEdsDdsCdsBdsAx ???????????????????????????????????? 121314151 （ 320） 式中 A、 B 、 C 、 D 、 E 和 F 表示待定系數(shù)。 圖 35 h 示意圖 第 3 章 過(guò)熱器熱偏差基本計(jì)算方法 17 圖 36 垂至于輻射方向第 2 排及以后各排管子的 p 值 對(duì)流管束前后煙室容積各排管子的輻射角系數(shù) 表 各系數(shù)值（橫行為系數(shù)縱行為管排號(hào)） A B C D E F 1 2 3 4 5 0 6 0 0 0 0 布置在倒 U 型爐膛水平煙道中的過(guò)熱器和再熱器管組中各排管子接收管組前、后煙氣容積的輻射角系數(shù) x 一般隨縱向節(jié)距比 ds/2 變化很小，且 ds/2 變化不大。 就幾種情況下受熱面偏差系數(shù)的具體計(jì)算方法作一些說(shuō)明： 管間煙氣輻射受熱面偏差系數(shù) f? 根據(jù)輻射受熱面積差異，屏中各種管段類型一般可分為六種，且對(duì)應(yīng)一定的受熱面偏差系數(shù)計(jì)算公式 ：由受熱面偏差系數(shù)定義， 1?f? ； （ 311） ：olopf ElxsDlsHH 422 ???? ????? ； （ 312） ：oopf ElxsdlHH ??? ???22； （ 313） ：21032 sdEof ???? ??? ； （ 314） ：2 22sfsff ??? ?? （ 315） 對(duì)流受熱面偏差系數(shù) d? 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 ：od ?? ?? ； （ 316） ： fd ?? ? （ 317） 管前煙室輻射因數(shù) fp 的確定 屏式過(guò)熱器或再熱器垂直于煙氣輻射的各管排 : 第一排管： 222324252 ????????????????????????????????????????? dsdsdsdsdsp f （ 318） 第 1 排管的 fp 值可由計(jì)算式求出，也可以根據(jù)管子的縱向節(jié)距比 ds/2 由圖 34 中曲線查取。 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(duì)每片屏中的中間管而言，每米長(zhǎng)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(duì)管段 a 的角系數(shù)，其 計(jì)算式為： t gdsdssdx ?????? 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。 圖 33 高過(guò)各管屏對(duì)應(yīng)的吸熱不均系數(shù) 根據(jù)吸熱不均分布函數(shù)可以求出每級(jí)受熱面每片管屏對(duì)應(yīng)的吸熱不均勻系數(shù)，便于準(zhǔn)確計(jì)算管段出口汽溫和危險(xiǎn)點(diǎn)的壁溫。假設(shè)坐標(biāo)原點(diǎn)取在煙道左端，從左端開(kāi)始，受熱面每一管屏對(duì)應(yīng)一個(gè)坐標(biāo)，可以求出每一管屏處的吸熱不均系數(shù) rx? 。,1。,1。,1。,1。 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(shí)，吸熱不均系數(shù)函數(shù)呈對(duì)稱布置和偏向右側(cè)四分之一煙道的函數(shù)表達(dá)式。利用已知的幾個(gè)條件可以求出函數(shù)中的五個(gè)待定系數(shù) [2