锅炉高温受热面沿烟道宽度热负荷不均系数的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种锅炉高温受热面沿烟道宽度热负荷不均系数的计算方法，包括锅炉热力计算、记录壁温测点数据、计算高温受热面进口烟温等步骤，最后利用关系式得出高温受热面沿烟道宽度热负荷不均系数。本发明专利技术针对现有热负荷偏差计算的不足，利用现场高温受热面炉外出口处安装壁温测点，再结合出口气温与进口烟温的关系，可以准确地得出锅炉高温受热面沿宽度方向的吸热偏差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大型电站的热偏差的计算方法，具体涉及一种锅炉高温受热面沿 烟道宽度热负荷不均系数的计算方法。
技术介绍
我国能源结构决定了以煤为主的格局，煤炭发电装机占据了总装机约70%。长期 以来，锅炉四管爆漏一直是导致国内外火电机组非正常停运的主要原因，而过热器、再热器 爆漏又是四管爆漏的主要组成。随着国内火电机组向大容量、高参数发展，高温受热面爆管 事故还有逐年上升的趋势，极大地影响了发电的安全与稳定。锅炉爆管主要由管壁金属温 度超温引起，对锅炉受热面进行详细的热偏差计算，可以获得准确的管壁金属温度分布，再 结合管材的许用温度，分析金属在运行过程中的安全性，能够为锅炉的设计改进和运行调 整及受热面改造提供依据。 四角布置切圆燃烧是我国大型电站锅炉的主要燃烧方式，这种燃烧方式有诸多的 优点，例如:火焰充满度高，利于煤粉燃尽，燃烧效率高;对煤种的适应性强;火焰温度以及 热流密度较为均匀，有效地抑制了NOx生成。但是炉内环状气流螺旋上升至炉膛出口时存在 较大的残余旋转造成沿烟道宽度方向的烟速烟温偏差，经常引起受热面的超温爆管，因而 沿烟道受热面热负荷不均是造成高温受热面热偏差的重要原因之一。 火力发电设备技术手册(第一卷)详细地分析了对流烟道中沿烟道宽度的热负荷 不均系数的影响因素，并分析得出切向燃烧方式沿烟道宽度的吸热不均匀分布曲线可能是 中间高两边低，曲线沿烟道中心对称分布，或者热负荷最高点位置偏向烟道某侧。黄承懋 (锅炉水动力学及锅炉内传热.北京:机械工业出版社，1982.164-165)以及岑可法等人 (岑可法，周昊，池作和.大型电站锅炉安全及运行技术.北京：中国电力出版社，2002)采 用多项式对热负荷不均系数进行拟合计算。综上所述，由于高温受热面各管屏、管片热负荷 计算难度较大，加上现场测量手段、方法有限，现有的热负荷不均系数使用经验公式，极大 地降低了热偏差计算的准确性。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术为弥补现有大型电站锅炉利用经验数据获得高温受热面沿烟道 宽度热负荷不均系数的不足，提供了一种新的计算热偏差的计算方法，该方法充分利用了 现场高温受热面出口壁温测点数据，经过分析计算得到沿烟道宽度的热负荷不均系数，进 而得到高温受热面的热偏差。 技术方案:为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种锅炉高温受热面沿烟道宽度 热负荷不均系数的计算方法，包括如下步骤： 1、开展锅炉热力计算，获得高温受热面蒸汽进出口平均温度以及烟气进出口平均 温度、受热面水动力计算获得流量偏差系数； 2、记录稳态下现场过热器、再热器的炉外出口处安装的壁温测点数据； 3、计算高温受热面进口烟温θ'分布 根据进口烟温分布推算受热面出口汽温分布： 式中： 7分别为受热面各管排进、出口平均汽温，。C ; V为进口汽温分布，。C; 分别为受热面进口平均烟温与烟温分布，°c; Ilf为受热面各屏间流量偏差；由式⑴可得：由于高温受热面蒸汽进口混合良好，即则有： 根据现场受热面出口壁温测点数据可知V，锅炉热力计算可得？、歹以及水 动力计算得％，再由式(3)可得高温受热面进口烟温θ'分布； 4、苏联的研究结果表明，高温受热面沿烟道宽度热负荷不均系数％与该受热面进 口处烟温偏差系数尾！ ^^^'，/^^、平均烟温^^^以及受热面进口汽温"^彡有关，* 系式如下： 根据步骤3可知，ke、。、了均为已知，根据上式(4)可以得出高温受热面沿烟道宽 度热负荷不均系数nq。 有益效果:本专利技术针对现有热负荷偏差计算的不足，利用现场高温受热面炉外出 口处安装壁温测点，再结合出口气温与进口烟温的关系，进而准确地得出锅炉高温受热面 沿宽度方向的吸热偏差，具有以下显著的进步： 1.本专利技术取代了过去沿烟道宽度热负荷不均系数采用经验值进行计算的不足，从 而提尚计算的准确性。 2.本专利技术利用现场测点数据可以得到各种运行工况下热偏差的情况，克服了过去 热偏差计算单一工况的不足，再结合机组的运行情况，可以有效地规避较大的高温受热面 热偏差状况。 除了上面所述的本专利技术解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技 术方案的技术特征所带来的优点外，本专利技术的锅炉高温受热面沿烟道宽度热负荷不均系数 的计算方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征 带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。【附图说明】 图1是本专利技术实施例中流量计算的示意图，Pf为工质进入分配集箱时的压力，讲为 工质流出汇流集箱时的压力，沿着集箱的方向工质的压力将发生变化，对于其中任意一根 管，工质在该管进口和出口的压力分别为Pf+A pfl和Ph+Δ phl; 图2是本专利技术实施例中反映集箱静压变化规律的示意图，wf和wh分别为介质进入分 配集箱和流出汇流集箱的流速，A Pf为分配集箱末端与进口端压力的差值，Aph为汇流集箱 末端与进口端压力的差值； 图3是本专利技术实施例的计算流程图。【具体实施方式】 实施例： 1、流量计算，如图1所示，对于U型集箱分配方式，如图2所示，假设Gi的值，根据收敛条件2G = Gi+G2+…+Gn可以获得流量值。 2、热负荷计算 一根管段的热力计算模型为： Δ hi= Δ ha+ Δ hb+ Δ hc+··· (kj/kg) 上式中每一段焓增为 其中： nq:沿烟道宽度热负荷不均系数，计算流程如图3 Qa:计算管段a的吸热量(kj/kg) qm:计算管的蒸汽流量(kg/s) Ha:高温受热面中间管子的辐射受热面(m2) pa:计算管段的a的辐射受热面前后空间辐射因数 |也:计算管段a的受热面偏差系数 qfi，qf2:高温受热面前后烟气辐射的热负荷(kw/m2) qP:高温受热面烟气对受热面的辐射和对流的热辐射(kw/m2) 以上结合附图对本专利技术的实施方式做出详细说明，但本专利技术不局限于所描述的实 施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本专利技术的原理和技术思想的范围内，对这些实施 方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本专利技术的保护范围内。【主权项】1. 一种锅炉高溫受热面沿烟道宽度热负荷不均系数的计算方法，其特征在于包括如下 步骤： 步骤1，开展锅炉热力计算，获得高溫受热面蒸汽进出口平均溫度W及烟气进出口平均 溫度、受热面水动力计算获得流量偏差系数； 步骤2,记录稳态下现场过热器、再热器的炉外出口处安装的壁溫测点数据； 步骤3，计算高溫受热面进口烟溫0/分布 根据进口烟溫分布推算受热面出口汽溫分布：式中： 7, 7分别为受热面各管排进、出口平均汽溫， ?'为进口汽溫分布， 占\ 0/分别为受热面进口平均烟溫与烟溫分布， rif为受热面各屏间流量偏差； 由上式可得：由于高溫受热面蒸汽进口混合良好，即/'= 7，则有：根据现场受热面出口壁溫测点数据可知t'，锅炉热力计算可得7、7、东W及水动力 计算得％，再由上式可得高溫受热面进口烟溫Θ/分布； 步骤4,由高溫受热面沿烟道宽度热负荷不均系数riq与该受热面进口处烟溫偏差系数 与二0V反、平均烟溫京W及受热面进口汽溫t'的关系式得出高溫受热面沿烟道宽度热负 荷不均系数〇【专利摘要】本专利技术公开了一种，包括锅炉热力计算、记录壁温测点数据、计算高温受热面进口烟温等步骤，最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锅炉高温受热面沿烟道宽度热负荷不均系数的计算方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，开展锅炉热力计算，获得高温受热面蒸汽进出口平均温度以及烟气进出口平均温度、受热面水动力计算获得流量偏差系数；步骤2，记录稳态下现场过热器、再热器的炉外出口处安装的壁温测点数据；步骤3，计算高温受热面进口烟温θ′分布根据进口烟温分布推算受热面出口汽温分布：t′′=t′′‾+(t′′‾-t′‾)·(1ηf-1)+(t′′‾-t′‾θ′‾-t′‾)·θ′-θ′′‾ηf+(θ′‾-t′′‾θ′‾-t′‾)·t′-t′‾ηf]]>式中：分别为受热面各管排进、出口平均汽温，为进口汽温分布，θ′分别为受热面进口平均烟温与烟温分布，ηf为受热面各屏间流量偏差；由上式可得：θ′=(θ′‾-t′‾t′′‾-t′‾)·(t′′-t′‾)ηf-(1-ηf)·(θ′‾-t′‾)-(θ′‾-t′′‾t′′‾-t′‾)·(t′-t′‾)]]>由于高温受热面蒸汽进口混合良好，即则有：θ′=(θ′‾-t′‾t′′‾-t′‾)·(t′′-t′‾)ηf-(1-ηf)·(θ′‾-t′‾)]]>根据现场受热面出口壁温测点数据可知t′，锅炉热力计算可得以及水动力计算得ηf，再由上式可得高温受热面进口烟温θ′分布；步骤4，由高温受热面沿烟道宽度热负荷不均系数ηq与该受热面进口处烟温偏差系数平均烟温以及受热面进口汽温t′的关系式得出高温受热面沿烟道宽度热负荷不均系数ηq=kθ(θ′‾+273)-(t′+273)θ′‾-t′(0.892kθ+0.108).]]>...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚余善，周克毅，章斐然，徐奇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32