鍋爐高溫受熱面沿煙道寬度熱負荷不均系數(shù)的計算方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大型電站的熱偏差的計算方法，具體涉及一種鍋爐高溫受熱面沿 煙道寬度熱負荷不均系數(shù)的計算方法。
【背景技術】
[0002] 我國能源結構決定了以煤為主的格局，煤炭發(fā)電裝機占據(jù)了總裝機約70%。長期 以來，鍋爐四管爆漏一直是導致國內(nèi)外火電機組非正常停運的主要原因，而過熱器、再熱器 爆漏又是四管爆漏的主要組成。隨著國內(nèi)火電機組向大容量、高參數(shù)發(fā)展，高溫受熱面爆管 事故還有逐年上升的趨勢，極大地影響了發(fā)電的安全與穩(wěn)定。鍋爐爆管主要由管壁金屬溫 度超溫引起，對鍋爐受熱面進行詳細的熱偏差計算，可以獲得準確的管壁金屬溫度分布，再 結合管材的許用溫度，分析金屬在運行過程中的安全性，能夠為鍋爐的設計改進和運行調(diào) 整及受熱面改造提供依據(jù)。
[0003] 四角布置切圓燃燒是我國大型電站鍋爐的主要燃燒方式，這種燃燒方式有諸多的 優(yōu)點，例如:火焰充滿度高，利于煤粉燃盡，燃燒效率高;對煤種的適應性強;火焰溫度以及 熱流密度較為均勻，有效地抑制了NOx生成。但是爐內(nèi)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，經(jīng)常引起受熱面的超溫爆管，因而 沿煙道受熱面熱負荷不均是造成高溫受熱面熱偏差的重要原因之一。
[0004] 火力發(fā)電設備技術手冊(第一卷)詳細地分析了對流煙道中沿煙道寬度的熱負荷 不均系數(shù)的影響因素，并分析得出切向燃燒方式沿煙道寬度的吸熱不均勻分布曲線可能是 中間高兩邊低，曲線沿煙道中心對稱分布，或者熱負荷最高點位置偏向煙道某側。黃承懋 (鍋爐水動力學及鍋爐內(nèi)傳熱[M].北京:機械工業(yè)出版社，1982.164-165)以及岑可法等人 (岑可法，周昊，池作和.大型電站鍋爐安全及運行技術[M].北京：中國電力出版社，2002)采 用多項式對熱負荷不均系數(shù)進行擬合計算。綜上所述，由于高溫受熱面各管屏、管片熱負荷 計算難度較大，加上現(xiàn)場測量手段、方法有限，現(xiàn)有的熱負荷不均系數(shù)使用經(jīng)驗公式，極大 地降低了熱偏差計算的準確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的:本發(fā)明為彌補現(xiàn)有大型電站鍋爐利用經(jīng)驗數(shù)據(jù)獲得高溫受熱面沿煙道 寬度熱負荷不均系數(shù)的不足，提供了一種新的計算熱偏差的計算方法，該方法充分利用了 現(xiàn)場高溫受熱面出口壁溫測點數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析計算得到沿煙道寬度的熱負荷不均系數(shù)，進 而得到高溫受熱面的熱偏差。
[0006] 技術方案:為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的一種鍋爐高溫受熱面沿煙道寬度 熱負荷不均系數(shù)的計算方法，包括如下步驟：
[0007] 1、開展鍋爐熱力計算，獲得高溫受熱面蒸汽進出口平均溫度以及煙氣進出口平均 溫度、受熱面水動力計算獲得流量偏差系數(shù)；
[0008] 2、記錄穩(wěn)態(tài)下現(xiàn)場過熱器、再熱器的爐外出口處安裝的壁溫測點數(shù)據(jù)；
[0009] 3、計算高溫受熱面進口煙溫θ'分布
[0010] 根據(jù)進口煙溫分布推算受熱面出口汽溫分布：
[0012] 式中：
[0013] 7分別為受熱面各管排進、出口平均汽溫，。C ;
[0014] V為進口汽溫分布，。C;
[0015] 分別為受熱面進口平均煙溫與煙溫分布，°c;
[0016] Ilf為受熱面各屏間流量偏差；
[0017]由式⑴可得：
[0019]由于高溫受熱面蒸汽進口混合良好，即則有：
[0021] 根據(jù)現(xiàn)場受熱面出口壁溫測點數(shù)據(jù)可知V，鍋爐熱力計算可得？、歹以及水 動力計算得％，再由式(3)可得高溫受熱面進口煙溫θ'分布；
[0022] 4、蘇聯(lián)的研究結果表明，高溫受熱面沿煙道寬度熱負荷不均系數(shù)％與該受熱面進 口處煙溫偏差系數(shù)尾！ ^^^'，/^^、平均煙溫^^^以及受熱面進口汽溫"^彡有關，* 系式如下：
[0024] 根據(jù)步驟3可知，ke、。、了均為已知，根據(jù)上式(4)可以得出高溫受熱面沿煙道寬 度熱負荷不均系數(shù)nq。
[0025] 有益效果:本發(fā)明針對現(xiàn)有熱負荷偏差計算的不足，利用現(xiàn)場高溫受熱面爐外出 口處安裝壁溫測點，再結合出口氣溫與進口煙溫的關系，進而準確地得出鍋爐高溫受熱面 沿寬度方向的吸熱偏差，具有以下顯著的進步：
[0026] 1.本發(fā)明取代了過去沿煙道寬度熱負荷不均系數(shù)采用經(jīng)驗值進行計算的不足，從 而提尚計算的準確性。
[0027] 2.本發(fā)明利用現(xiàn)場測點數(shù)據(jù)可以得到各種運行工況下熱偏差的情況，克服了過去 熱偏差計算單一工況的不足，再結合機組的運行情況，可以有效地規(guī)避較大的高溫受熱面 熱偏差狀況。
[0028] 除了上面所述的本發(fā)明解決的技術問題、構成技術方案的技術特征以及由這些技 術方案的技術特征所帶來的優(yōu)點外，本發(fā)明的鍋爐高溫受熱面沿煙道寬度熱負荷不均系數(shù) 的計算方法所能解決的其他技術問題、技術方案中包含的其他技術特征以及這些技術特征 帶來的優(yōu)點，將結合附圖做出進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0029] 圖1是本發(fā)明實施例中流量計算的示意圖，Pf為工質(zhì)進入分配集箱時的壓力，講為 工質(zhì)流出匯流集箱時的壓力，沿著集箱的方向工質(zhì)的壓力將發(fā)生變化，對于其中任意一根 管，工質(zhì)在該管進口和出口的壓力分別為Pf+A pfl和Ph+Δ phl;
[0030] 圖2是本發(fā)明實施例中反映集箱靜壓變化規(guī)律的示意圖，wf和wh分別為介質(zhì)進入分 配集箱和流出匯流集箱的流速，A Pf為分配集箱末端與進口端壓力的差值，Aph為匯流集箱 末端與進口端壓力的差值；
[0031] 圖3是本發(fā)明實施例的計算流程圖。
【具體實施方式】 [0032] 實施例：
[0033] 1、流量計算，如圖1所示，
[0037]對于U型集箱分配方式，如圖2所示，
[0040]假設Gi的值，根據(jù)收斂條件2G = Gi+G2+…+Gn可以獲得流量值。
[0041 ] 2、熱負荷計算
[0042] 一根管段的熱力計算模型為：
[0043] Δ hi= Δ ha+ Δ hb+ Δ hc+··· (kj/kg)
[0044] 上式中每一段焓增為
[0046] 其中：
[0047] nq:沿煙道寬度熱負荷不均系數(shù)，計算流程如圖3
[0048] Qa:計算管段a的吸熱量(kj/kg)
[0049] qm:計算管的蒸汽流量(kg/s)
[0050] Ha:高溫受熱面中間管子的輻射受熱面(m2)
[0051] pa:計算管段的a的輻射受熱面前后空間輻射因數(shù)
[0052] |也:計算管段a的受熱面偏差系數(shù)
[0053] qfi，qf2:高溫受熱面前后煙氣輻射的熱負荷(kw/m2)
[0054] qP:高溫受熱面煙氣對受熱面的輻射和對流的熱輻射(kw/m2)
[0055] 以上結合附圖對本發(fā)明的實施方式做出詳細說明，但本發(fā)明不局限于所描述的實 施方式。對本領域的普通技術人員而言，在本發(fā)明的原理和技術思想的范圍內(nèi)，對這些實施 方式進行多種變化、修改、替換和變形仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1. 一種鍋爐高溫受熱面沿煙道寬度熱負荷不均系數(shù)的計算方法，其特征在于包括如下 步驟： 步驟1，開展鍋爐熱力計算，獲得高溫受熱面蒸汽進出口平均溫度W及煙氣進出口平均 溫度、受熱面水動力計算獲得流量偏差系數(shù)； 步驟2,記錄穩(wěn)態(tài)下現(xiàn)場過熱器、再熱器的爐外出口處安裝的壁溫測點數(shù)據(jù)； 步驟3，計算高溫受熱面進口煙溫0/分布 根據(jù)進口煙溫分布推算受熱面出口汽溫分布：式中： 7, 7分別為受熱面各管排進、出口平均汽溫， ?'為進口汽溫分布， 占\ 0/分別為受熱面進口平均煙溫與煙溫分布， rif為受熱面各屏間流量偏差； 由上式可得：由于高溫受熱面蒸汽進口混合良好，即/'= 7，則有：根據(jù)現(xiàn)場受熱面出口壁溫測點數(shù)據(jù)可知t'，鍋爐熱力計算可得7、7、東W及水動力 計算得％，再由上式可得高溫受熱面進口煙溫Θ/分布； 步驟4,由高溫受熱面沿煙道寬度熱負荷不均系數(shù)riq與該受熱面進口處煙溫偏差系數(shù) 與二0V反、平均煙溫京W及受熱面進口汽溫t'的關系式得出高溫受熱面沿煙道寬度熱負 荷不均系數(shù)〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鍋爐高溫受熱面沿煙道寬度熱負荷不均系數(shù)的計算方法，包括鍋爐熱力計算、記錄壁溫測點數(shù)據(jù)、計算高溫受熱面進口煙溫等步驟，最后利用關系式得出高溫受熱面沿煙道寬度熱負荷不均系數(shù)。本發(fā)明針對現(xiàn)有熱負荷偏差計算的不足，利用現(xiàn)場高溫受熱面爐外出口處安裝壁溫測點，再結合出口氣溫與進口煙溫的關系，可以準確地得出鍋爐高溫受熱面沿寬度方向的吸熱偏差。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號】CN105550522
【申請?zhí)枴緾N201510990504
【發(fā)明人】姚余善, 周克毅, 章斐然, 徐奇
【申請人】東南大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月25日