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大容量锅炉过热器系统热偏差计算方法的探讨.pdf

大容量锅炉过热器系统热偏差计算方法的探讨

一一兔13
2010-03-29 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《大容量锅炉过热器系统热偏差计算方法的探讨pdf》,可适用于工程科技领域

大容量锅炉过热器系统热偏差计算方法的探讨罗贤勇徐鸿(华北电力大学(北京)能源与动力工程学院北京)摘要结合原苏联热力计算标准和我国《电站锅炉水动力计算方法(JBZ))>对电厂过热器系统热偏差计算问题进行了探讨。在吸收我国科研工作者关于集箱轴向流量偏差和同屏辐射热偏差的研究成果的基础上完善了过热器系统热偏差的计算方法。对于过热系统受热面的优化设计、事故分析提供了一定的参考价值和实际指导意义。关键词锅炉过热器系统流量分配热偏差引言大型电站锅炉的过热器和再热器是两个重要的部件它们的安全运行对整个机组的安全运行有重要的意义。这两个部件在机组的受压组件中占有相当大的比例同时由于绝大部分采用合金钢甚至是由奥氏体不锈钢制成因此又是价格昂贵的部件。电站锅炉的大量运行实践表明:锅炉“四管”爆漏造成的故障损失电量占火电机组总损失电量的左右而过热器和再热器系统的损失又位居首位占“四管”损失的左右。因此研究影响过热器工作可靠性的各种因素探讨热偏差的成因及计算方法在此基础上进行壁温计算是十分必要的。过热器系统热偏差的产生机理流量分配不均匀()由于集箱效应引起的流量不均匀()由于管子结构差异引起的流量不均匀由流体力学基本理论:如=x}xGZxv()可知压差一定时阻力系数夸与流量的平方成反比。因此管子结构的差异就造成了管子流量分配的不均匀性。()由于热效流动引起的流量分配不均匀热效流量偏差是指由于管圈的吸热量差异引起各管圈的流量不同的现象。由公式()看出:压差与阻力系数一定时工质比容与流量平方成反比因此在实际运行过程中由于沿宽度及同屏热力不均匀的存在而导致的各管圈吸热量的不同必将加剧各管圈流量分配的不均匀性。热力不均匀性()受热面同屏各管热力不均匀性①管束前和管束后烟室对各排管子的辐射不均匀。由于受热面在烟气流程中所处位置不同各排管子接受屏前(或屏后)辐射的角系数及该辐射被减弱的程度不同从而造成管束前或管束后烟室对各排管子的辐射不均匀。②同屏各管束间烟气辐射热量的不均匀性。③同屏各管吸收对流热量的不均匀性。()沿烟道宽度热力不均匀性。()沿烟道高度(或深度)热力不均匀性。热偏差的计算蒸汽流量分布的计算目前计算并联管组流量分配的数学模型有连续性数学模型〔‘”和离散性数学〔模型。连续性数学模型假定联箱内速度分布呈线性这样求解联箱的静压不必联系整个管组因而计算过程比较简单宜于手算。而离散模型具有较好的通用性适合于各种管组但求解过程往往需要迭代相应后者的精度也比前者为高。本文将采用后者。沿联箱长度方向蒸汽静压分布的计算〔分配联箱静压计算示意见图to对ABCD和CDEF单元体分别有:下游静压值二上游静压值一摩阻损失()下游静压值二上游静压值一摩阻损失由速度损失而导致的静压增()按流动方向建立管排序号。由式()和式()可推得分配联箱静压迭代计算式:图分配联箱静压计算示惫图分配联箱静压计算示意图pf(i一)二pf(i一)Pf(pA)',),fAlf(i一)G(i)Gf一)Pf(i)=Pf(二一。PfAfAlfn(:一)Gf(i)K了PfGfn,f。一。一Gf(i)‘=‘,~“vIf⋯⋯n、、、、、、Gf(i)一Gf(i一)一△G(i)i=,,”‘”‘“式中pf(i一),pf(i),pf(i)一分别为AB,CD,EF处静压PaPf()一分配联箱入口处静压Pa朴一分配联箱摩阻系数mGf(i一)一单元体ABCD的流量Kgs吼()一分配联箱入口总流量KgsPf一分配联箱中工质密度。Kghn}Af一分配联箱中的流通截面积melf(i一)Alf(i一)一单元体ABCD和CDEF的长度m二一二a::什~二。胡二,E,t}AnG“)十G“一GM一早兀体CDEFM半均流量取万二五=vfkl兰fk,Kgs一了、’一‘AG(i)一第i排管的总流量Kgsn一分配联箱沿长度方向的总排数Kf分配联箱的静压转换系数。对于汇流联箱按同样的方法可以建立其静压迭代计算式。对于Z型布置的汇流联箱管排序号的增加与联箱中的工质流向相同即:、、。:、几r‘。:、。。Ph、“’PhVj’‘一不丽LNV}'hk“十)Vh、‘”Ph(i一)二h(')一PhAhelh(瓦砰十KhPhGh(i一)一Gti(j)i=n,n卜··⋯(PA)h”“’‘”、“一”(PA)·一()Gh(i一)二Gh(i)一OG(i)i=n,n()式中△几(n)一汇流联箱出口段长度Gh(n),Ph(n)一汇流联箱出口处总流量和静压。对于U型布置的汇流联箱管排序号的增加与箱中的工质流向相反即:Ph(i一):、Ph=尸hk“一‘)十丁于下l(pA)AhA(i一)Gh(i一)Ph(l)=Ph(i一)Ph(PA)孟队Olh(i)Gh(i)。Ph十,,川一丁‘’(PA)ti讨(i)一G(i一)i=,··⋯n()Gh(i)二Gh(i一)一△G(i)i=,二"n()式中△lh()一汇流联箱出口段长度Gh(n)IPh(o)一汇流联箱出口处总流量和静压。式()、()、()、()中各量的意义和单位同式()。凡和Kf是求解离散模型的关键参数一般需要通过试验测得。本文在计算时取文献〔〕提供的数值。沿联箱长度方向各排管流量的迭代计算以及排中各套管子流量的计算a设联箱长度方向第i排管有m套管子各套管子吸热不同导致各管工质比容不同从而引起流量偏差。在低于临界压力下这种偏差一般可忽略。取各套管子内工质密度均为P=Pf几AG(i)=MAVOP(i)一PBAhi=,n式中APO)一管子两端静压值Pa按下式计算:AP(i)一pf(i)pf(i)ph(i)pn(i一)()()从一管子两端的高度m尺i一第i排管第I套管子的总阻力系数。由支管可能有的局部阻力、支管出入口阻力·和支管沿程阻力三部分组成人i一第i排管第J套管子的流通截面积。至此可求出各排管子的总流量步骤如下:()按下式求得各排管的平均流量开始迭代。‘。、、Gz。、、。。、、‘二GM妙少‘v"Vrxm一目类口U心初L勇巨KgS()Gf()=G,按式()算出分配联箱的G,(i)J~、了i=,,n按式()算出n,(i一劝‘、马(i),i=l,,nPf()为分配联箱出口处静压己知量。()对U型布置此时Gti()二GZ出汇流联箱的a(i)Ph(i),Ph(i),P,,()为汇流联箱出口静压按式()和式()分别算i=,,·一no()按式()算出新的各排管的总流量△G(i)比较新旧△G(i)看是否满足要求。若不满足要求以新算得的△G(i)代入旧的△G(i)返回()。直到前后两次迭代算出的各排管流量之差的绝对值均小于给定值。(计”C一叮客OG(i),若。d调整汇流联箱的出·压力或者分配联箱的出·压力返回()直到C即流量达到平衡。在求得各排管的总流量AG(i)后第i排管第i套管子的流量g=,,按下式求得:eG(i)ftjPIRj,gii“一j=,m,m阴月()热偏差的计算方法J热偏差计算的物理与数学模型考虑一般情况即考虑半大屏结构的情形见图所示:管段A同时接受屏下部烟窗和前部烟窗对它的辐射以及屏间烟气辐射及对流受热面传热。设其热负荷分别为:qfi,qfz和qp对应的受热面积分别为:Hf"Hf和Hp则管段A所吸收的热量几为:QQ一gf}HfgfHfzgpHp()为了计算方便首先考虑中间管接受烟气辐射换热的情况。令每In米中间管接受屏间烟气辐射受热面积为H。一Eo*d*式中Eo二XSd称为中间管的面积折算系数d是管子外径SZ是屏中管排的管间距X是烟窗对管段的辐射角系数。Eo值可由图或表查出为了方便计算也可将Eo值拟合成公式。qtqfl图半大屏}图半大屏结构示意图所计算的管段A可能处于首排、末排、悬空等位置则它的:受热面偏差系数:下部烟窗辐射因数:前部烟窗辐射因数:则式()可改写为:载一H,IHOP一HfiHoP一HfHoQQ二Ho(qfPgfPqp},)()考虑了沿烟道高度和沿屏高度的吸热偏差则工质流经管段A的烩增为:戈二KIKQa二KlKEoladDiD(qf,PgfPqp},)()式中K,,K,D分别沿烟道宽度和沿屏高度的吸热偏差系数D‘为计算管圈的流量。管圈流量D的计算本文第二部分已有详细论述。关于K和K的理论计算很少一般是由实炉测的数据整理得来本文在计算时参考文献〔〕提供的数值。要计算屏中一具体管圈的焙增可将它分成不同类型的几个管段逐段计算则计算管圈的总烩=么十LLDi=DiAibLL()热偏差计算中各种参数的确定()热负荷的确定()式中y一屏所处区域沿炉膛高度热负荷不均匀系数可直接查有关图表。衅一炉膛平均辐射热负荷按热力计算数据取用。一屏下部烟窗与前部烟窗平均热负荷之比。叉Q一D*Ai。一屏总吸热量等于蒸汽流量乘以烩增。艺Hfl叉Hf一屏前部和下部烟窗对管段的辐射受热面积之和()受热面偏差系数的确定①屏间受热面偏差系数氛中间管首排管和末排管悬空管紧贴管、()①下部烟窗和前部烟窗的辐射因数都可以用同一个公式来考虑:x工SIT一JEod()式中xf一为烟窗对管排的辐射角系数s为屏间距d为管子外径t为烟窗对管排的辐射穿透率。朴和t的计算方法参考文献、。结束语采用本文所提出的热偏差计算方法可以比较精确的计算出各管段的焙增。如果已知各管的进口蒸汽温度这样就可以计算出相应各点的管内蒸汽温度进而利用管内蒸汽温度算出各管段点的壁温这对于评估过热器管道寿命有一定的参考价值。参考文献:」陈之航赵再三单向流体在并联管组中的流量分布和热偏差的理论内及计算锅炉结束,()〕王孟浩陈国雄复杂过热器连接系统流量偏差的计算动力工程,()罗永浩杨世铭锅炉管组集箱静压分布的离散模型动力工程,()〕林友新U型、Z型布置联箱的一种流量计算方法热力发电,()〕王孟浩杨宗煊屏式过热器同屏热偏差的成因和计算方法锅炉技术()〕刘林华大容量电站锅炉过热器和再热器热偏差计算的理论分析和实验研究。锅炉技术()〕陈朝松电站锅炉过热器和再热器超温爆管理论分析与计算方法的研究上海发电设备成套设计研究院硕士学位论文〕胡兴胜辐射穿透率的研究上海发电设备设计研究所硕士学位论文」电站锅炉水动力计算标准JBZ仁〕锅炉机组热力计算标准方法苏联

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