【正文】 如果以集箱中最大速度 截jxp?面為起點，即以分配集箱的進口截面和匯集集箱的出口截面作為起點，則可以認(rèn)為分配集箱與匯集集箱中靜壓變化的規(guī)律相同，離起點 x 處的靜壓變化可用下式表示： (416)?????????llpxjxxj2如果以相對距離表示， ，則可得??1,0?lx??2jxjx由于沿集箱長度的靜壓是變化的，因而使與之相連的各根管子進出口的壓差不等，而且和分配集箱與匯集集箱的連接方式有關(guān)。? 轉(zhuǎn)換系數(shù) 可用下式表示：2 (415)???12A匯集集箱中的 值較分配集箱中的要大，因為除摩擦損失外，還有與集箱中縱向氣?流成交叉的各管子中出來的氣流所引起的渦流損失，管子中的蒸汽速度相對于集箱內(nèi)縱向速度的比值越大，則引起的渦流損失越大。匯集集箱oa? lzp?ob?兩端的壓力差 可表示為：hjp? (414)20wAhj??式中， —匯集集箱出口處的工質(zhì)流速。應(yīng)當(dāng)作適當(dāng)?shù)男拚?1 由圖可見，分配集箱中的靜壓變化應(yīng)為： (49)??21220220 wwpplzf ????????因此，分配集箱中的靜壓轉(zhuǎn)換系數(shù)人可以表示為： (410)?1A而集箱中的流動速度按直線分布： ????????lxwx0 (411)第 4 章 熱偏差和壁溫計算 29 則 (412)???????????1020223wdllwdpxlz ????由此可得： (413)?由上述可知，集箱內(nèi)工質(zhì)的流動阻力系數(shù)與集箱的尺寸有關(guān)，主要取決于比值 。東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 28 在分配集箱中，沿工質(zhì)流向蒸汽流速逐漸減小，動能逐漸轉(zhuǎn)為壓力能，壓力沿 線oa上升，但因集箱中有流動阻力 ，一部分靜壓的增量被流動阻力所以抵消，因此分配集izp?箱中壓力分布曲線為 。當(dāng)蒸汽從水平集箱的端部引入和引出時。沿集箱長度，由于工質(zhì)速度、重位壓頭和阻力損失的變化，使各點的壓力不等，從而影響與其相連的管子的進出口壓差，引起各管工質(zhì)流量分配不均。另一方面，各管的流量分布變化將直接影響徑向引入集箱的工質(zhì)向集箱兩側(cè)的分配情況，從而影響集箱內(nèi)工質(zhì)的靜壓分布，因此無法采用以往的流量分配計算方法進行各管圈流量分布計算，而應(yīng)在同時綜合考慮集箱效應(yīng)、各管圈阻力系數(shù)以及吸熱量不同等因素的前提下計算管圈流量 [5254]。 在熱力計算中，管束總的吸熱量為： (42)???fdhq 式中： —管束前煙氣對管束的輻射熱量qQ —管束后煙氣對管束的輻射熱量h —管束間對流換熱量d東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 26 —管束間輻射換熱量hQ (43)??jqwqwqwq BHTT???????????? (44)??jhwhwhwq BTTQ???????????? (45)????djwdHB (46)?dfjfTQ? 以上各式中： —管束前煙氣溫度qT —管束前煙氣黑度? —管子灰污表面溫度w —管子灰污表面黑度 —管子吸熱管束前煙氣輻射的受熱面積qH —計算燃煤量jB —管束后煙氣溫度hT —管子吸收管束后煙氣輻射的受熱面積 —管束間煙氣平均溫度 —管束對流受熱面積dH —管束輻射受熱面積f —對流放熱系數(shù)d? —輻射放熱系數(shù)f 對每一管圈，由于各段管子的 ， ，或 不同，以及角系數(shù)不同，所以，應(yīng)分dHfd?段計算以上四種吸熱量，每一段管子的吸熱量是四種吸熱量的總和，而整個管圈的吸熱第 4 章 熱偏差和壁溫計算 27 量是各段管子的吸熱量的總和。pjG? 結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)的計算 機構(gòu)偏差系數(shù) 的計算方法比較簡單，只要求得管子的受熱面積 和管件中管子的F? pH平均受熱面積 ，按照公式 計算就可以得到。第 4 章 熱偏差和壁溫計算 25 第 4 章 熱偏差和壁溫計算 熱偏差系數(shù)的計算熱偏差系數(shù)的計算公式為： ， GFqpjpjjHq????/1(41)式中， 為吸熱不均勻系數(shù)， ； 為結(jié)構(gòu)不均勻系數(shù)， ； 為流q?pjq??F pjFG量不均勻系數(shù)， 。而且在煤粉顆粒較粗時，火焰容易沖墻，煤粉難于燃盡，因而引起高溫腐蝕和磨損。5)各燃燒器配風(fēng)與投停方式影響 當(dāng)燃燒器配風(fēng)不均或鍋爐負(fù)荷降低時，燃燒器缺角或缺對角運行，會使?fàn)t內(nèi)火焰中心發(fā)生偏斜。當(dāng)燃燒器高寬比越大時，燃燒器組中間部分從上下兩側(cè)獲取補氣的條件越差。燃燒器軸線與兩側(cè)墻夾角不等，造成射流兩側(cè)補氣條件差別大，由補氣差異而引起的作用在射流兩側(cè)的壓差，使氣流容易貼邊。3)射流兩側(cè)補氣條件差異 射流兩側(cè)補氣條件主要由爐膛截面長寬比、假想切圓直徑、燃燒器組高寬比確定。細(xì)長型噴口射流剛性比矮胖型要強。影響四角切圓燃燒氣流偏斜的主要因素有：1)爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流對燃燒器射流的沖擊力和 作用點東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 24 當(dāng)爐內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn)強度大，作用點靠近燃燒器射流根部時，射流偏轉(zhuǎn)加劇，實際切圓增大。當(dāng)灰渣撞擊爐膛時，若仍保持軟化或熔化狀態(tài)，易粘結(jié)附于爐壁上形成結(jié)渣，尤其是在有衛(wèi)燃帶的爐膛內(nèi)壁，表面溫度很高，又很粗糙，更容易結(jié)渣。 因此，對易結(jié)渣煤，要嚴(yán)格控制運行溫度，如加大運行過量空氣系數(shù)，增加配風(fēng)的均勻性，防止局部熱負(fù)荷過高產(chǎn)生局部還原性氣氛，調(diào)整四角風(fēng)粉分配均勻性，防止一次風(fēng)氣流直接沖刷壁面。第四，當(dāng)煙溫高時，煤灰呈熔化或半熔化狀態(tài)，熔融灰會直接粘在受熱面上，產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)渣。第三，含堿金屬的高鈣褐煤所形成的鈣化物型積灰，其過程發(fā)展也與煙溫有關(guān)。堿金屬直接凝結(jié)在受熱面上會形成致密的強粘結(jié)灰。(3)對易結(jié)渣煤采用各種運行措施控制爐內(nèi)溫度水平 爐內(nèi)溫度水平對結(jié)渣的影響是多方面的：第一，爐內(nèi)溫度水平高，將使煤中一些易揮發(fā)堿性氧化物汽化或者升華，使堿金屬化合物在受熱面上凝結(jié)。由于局部缺氧，將使 CO 含量急劇增加。最后，過量空氣系數(shù)過低容易造成氧量不足，在爐內(nèi)出現(xiàn)還原性氣氛，使得灰熔點大大降低，這增加了結(jié)渣的可能性，因此，必須送入足夠數(shù)量的氧氣。首先，當(dāng)過量空氣系數(shù)增加時，爐膛出口煙溫降低，可減輕對流過熱器和再熱器積灰、結(jié)渣。并且三次風(fēng)可以使水平煙道內(nèi)的速度不均勻性得到明顯的改善。三次風(fēng)反切對下部燃燒區(qū)域?qū)嶋H切圓影響不大，因而對燃燒基本沒有影響。 3)二次風(fēng)微正切加燃盡風(fēng)反切 二次風(fēng)微正切加燃盡風(fēng)反切可以減輕爐內(nèi)結(jié)渣，防止高溫腐蝕和改善爐膛出口的煙氣偏差，當(dāng)爐內(nèi)總體旋轉(zhuǎn)方向不變的時候，可以相當(dāng)大的減少爐膛出口扭轉(zhuǎn)殘余強度。并且隨著二次風(fēng)反切角度的變化，爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生變化，導(dǎo)致水平煙道內(nèi)煙速最高點位置從煙道一側(cè)轉(zhuǎn)移到另一側(cè)，期間速度分布不均勻性經(jīng)歷了先減小后增大的過程。一次風(fēng)射流沿著燃燒器噴口軸線方向進入爐膛后，在動量較強的二次風(fēng)射流的引射和沖擊下，被帶入二次風(fēng)旋轉(zhuǎn)氣流中，造成強烈的空氣與燃料混合，同時，一次風(fēng)被二次風(fēng)裹挾在爐膛中央，使得爐膛中心形成富燃料區(qū)域，而在近壁處出現(xiàn)富空氣區(qū)域的氣粉分離，有效的減少了一次風(fēng)沖刷水冷壁而引起的爐內(nèi)結(jié)渣現(xiàn)象。合適的一次風(fēng)反切可以減少爐膛扭轉(zhuǎn)殘余，同時一次風(fēng)反切延長了煤粉在著火區(qū)段的著火時間，有利于煤粉著火，比較適合于著火困難的鍋爐。(2)減少實際切圓直徑 1)一次風(fēng)反切 一次風(fēng)反切就是一次風(fēng)反切圓方向送入爐膛，而二次風(fēng)射流方向與切圓方向一致的切圓燃燒方式。(1)減少假想切圓直徑東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 22 可以通過改變整組或者部分燃燒器角度來減少假想切圓直徑，也可以采用噴口背火側(cè)加裝導(dǎo)流板的方法來改變假想切圓直徑的大小。另外，這種方法還會使燃料的未完全燃燒損失和排煙損失有所增加。在某些大型鍋爐中，還用來減少大氣污染。有時為了將低爐膛出口煙溫，減輕或防止?fàn)t膛出口處受熱面和高溫過熱器結(jié)渣，將再循環(huán)煙氣從爐膛上部送入爐內(nèi)。這是因為在爐膛出口附近的高溫對流受熱面中，只是煙氣流量增加了，但傳熱溫壓基本不變。在對流受熱面中，因為煙氣量增加其對流吸熱量將增加，使蒸汽溫度升高。3 煙氣再循環(huán) 用再循環(huán)風(fēng)機從鍋爐尾部低溫?zé)煹乐?一般為省煤器后)抽出一部分溫度為 250~350℃的煙氣，由冷灰斗附近送入爐膛，可以改變爐內(nèi)輻射和對流受熱面的吸熱量分配，從而達到調(diào)節(jié)汽溫的目的。 噴水減溫裝置一般都安裝在過熱器的連接管道或聯(lián)箱中。2 噴水減溫 大型鍋爐的過熱器系統(tǒng)一般布置二級噴水減溫器，第一級布置在屏式過熱器前，噴水量大些，以保護屏式過熱器不超溫，并作為過熱汽溫的粗調(diào)節(jié)。下傾角過大又會造成冷灰斗的結(jié)渣。但燃燒器的傾角不宜過大。此時爐膛出口煙溫變化約為 110~140℃，調(diào)溫幅度可達 40 ~60℃。而在低負(fù)荷時，燃燒器向上傾斜。調(diào)節(jié)擺動式燃燒器噴嘴的上下傾角，可以改變火焰中心位置的高低，從而改變爐膛出口煙溫，以調(diào)節(jié)鍋爐輻射吸熱量和對流吸熱第 3 章 受熱面超溫爆管原因及預(yù)防措施綜述 21 量的比例，達到調(diào)節(jié)汽溫的目的。(2)改變?nèi)紵鬟\行方式 將不同高度的燃燒器噴口投入或停止運行，或者幾組燃燒器切換運行，通過射流分組，使得每級燃燒器的高度都變小，改善射流的補氣調(diào)節(jié)，增強射流的抗偏轉(zhuǎn)能力，以此來改變爐膛火焰中心位置的高低以及改變實際切圓的大小來實現(xiàn)調(diào)節(jié)汽溫的目的。例如，對屏式過熱器受熱較強的外圈管子，可以采用較大的管徑或縮短管圈長度的方法，減少蒸汽的流動阻力，從而使管內(nèi)蒸汽的流量加大。5 加裝節(jié)流圈 在受熱面管子入口處加裝不同孔徑的節(jié)流圈，可以增加管內(nèi)蒸汽的流動阻力，控制各管的蒸汽流量，減少各管中的流量不均，使流量不均系數(shù)接近于 1。4 選擇合理的聯(lián)箱連接型式 采用合理的連接型式有助于減少流量不均引起的熱偏差。使原在左側(cè)的蒸汽移至右側(cè)，而原在右側(cè)的蒸汽移至左側(cè)。 預(yù)防過熱器管壁超溫的方法 結(jié)構(gòu)措施1 受熱面分段布置 沿?zé)煹缹挾确较蛑虚g熱負(fù)荷高、兩側(cè)東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 20 熱負(fù)荷低，為了減輕熱偏差，沿?zé)煹缹挾确较蜻M行分段，即將受熱面布置成并聯(lián)混流方式。某些電廠的運行人員只求機組運行可靠，而沒有做到壓紅線或靠紅線運行的現(xiàn)象也普遍存在，這必將使得機組運行的經(jīng)濟性下降，應(yīng)引起有關(guān)部門的足夠重視。在設(shè)計布置過熱器時，則盡量避免其蒸汽出口段布置于煙溫過高處。據(jù)調(diào)查，導(dǎo)致受熱面高溫腐蝕的主要原因是爐內(nèi)燃燒不良和煙氣動力場不合理，控制管壁溫度是減輕和防止過熱器和再熱器外部腐蝕的主要方法。 鍋爐受熱面的高溫腐蝕發(fā)生于煙溫大于 700℃的區(qū)域內(nèi)。對于過熱器和再熱器系統(tǒng)出現(xiàn)磨損的常常是布置于尾部豎井的低溫受熱面。在過熱器與再熱器受熱面中易發(fā)生的主要是高溫腐蝕。當(dāng)燃用含有一定量硫、鈉和鉀等化合物的燃料時，在 550~700℃的金屬管壁上還會發(fā)生高溫腐蝕，當(dāng)火焰沖刷水冷壁時也會發(fā)生。因此，吹灰器能否正常投用，對鍋爐安全和經(jīng)濟運行有一定影響。 受熱面站污 國產(chǎn)大容量鍋爐有的不裝吹灰器(前期產(chǎn)品)，或有吹灰器不能正常投用，往往造成爐膛和過熱器受熱面積灰，特別在燃用多灰份的燃料時，容易造成爐膛結(jié)焦，使過熱器超溫。以 HG670/ 1409 型鍋爐為例，假定汽汽熱交換器入口一次汽溫(即后屏出口汽溫)不變，當(dāng)冷段再熱器入口溫度比設(shè)計值低 10℃時，熱段再熱器出口汽溫降低 3~4℃，如果同時考慮一次汽溫降低 10℃，則熱段再熱器出口汽溫將影響 5~7℃。通過分析及計算發(fā)現(xiàn)：在一定的負(fù)荷范圍內(nèi)，屏式過熱器存在低負(fù)荷時壁溫反而高的現(xiàn)象。負(fù)荷升高時，對流過熱器的出口汽溫增加，輻射過熱器的汽溫降低。據(jù)有關(guān)部門計算：水份增加 1%，過熱器出口蒸汽溫度升高約 1℃左右。揮發(fā)份增大時，燃燒過程加快，蒸發(fā)受熱面的吸熱量增加，因而汽溫呈下降趨勢。當(dāng)灰份增加時，會使燃燒惡化，燃燒過程延遲，火焰溫度下降，一般，燃料中灰份越多，在實際運行中汽溫下降幅度越大。此外，灰熔點及煤灰組份與爐膛結(jié)焦和受熱面站污的關(guān)系極為密切。 燃料成分對汽溫的影響是復(fù)雜的。對原來汽溫偏低的鍋爐，雖會使汽溫有所提高，但由于煤耗率增加，將使機組運行的經(jīng)濟性降低?？梢?，給水溫度變化對蒸汽溫度影響之大。5℃。計算及運行經(jīng)驗表明，給水溫度每降低 1℃，過熱蒸汽溫