300mw锅炉高温再热器超温问题的研究

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1、过热器与再热器系统的布置等进行了大量的理论分析与试验研究并已将部分研究成果应用于实际设计1.2.1流量偏差与沿烟道宽度热偏差研究针对锅炉过热器及再热器中因并联各管蒸汽流量分配不均而出现的超温爆管事故从20世纪30年代起苏联有关学者就对引起并联管组流量分配不均的集箱内静压分布进行了模化试验研究试验得出了集箱端压差转换系数并认为集箱内工质静压按抛物线规律分布这些成果成为苏联锅炉机组热力计算与水力计算标准方法中有关集箱内静压变化计算的依据20世纪六七十年代针对我国电站锅炉的过热器及再热器系统出现的超温

2、爆管问题文献[2]认为由集箱引入引出方式与同屏各管圈结构不合理引起的流量分配不均匀及沿烟道宽度的热负荷分布不均匀是导致热偏差过大受热面超温爆管的主要原因并指出了当时我国锅炉设计中普遍采用的苏联标准中有关集箱内静压分布计算方法存在的问题后经理论分析与试验研究得出了集箱内静压分布规律并提出了并联管组流量分配及沿烟道宽度热负荷分布的计算方法这些成果后来都列入了我国电站锅炉水动力计算标准中且在实际设计中得到了广泛的应用1.2.2同屏热偏差研究20世纪七八十年代针对配300MW机组的国产锅炉及部分进口锅炉

3、过热器与再热器系统中普遍发生的超温爆管事故文献[3][4]通过对过热器与再热器管排结构以及超温爆管事故的分析认为除流量分配不均匀与沿烟道宽度热负荷分布不均匀外受热面同屏各管的吸热不均匀也是造成受热面超温爆管的原因之一并在对实际运行状况的总结与理论分析的基础上提出了过热器与再热器系统同屏热偏差的计算方法成功地解决了陡河电厂谏壁电厂姚孟电厂和望亭电厂等锅炉过热器与再热器系统的超温爆管问题上述方法已成为大型电站锅炉过热器与再热器受热面结构设计和改进的重要依据1.2.3综合热偏差理论及计算方法研究20世

4、纪80年代以来我国学者陈之航结合600MW超临界锅炉技术的引进与消化并针对按美国CE公司技术设计制造的配300MW和600MW机组的控制循环锅炉及同类型进口锅炉在运行中普遍出现的再热汽温偏差及受热面超温爆管问题2在系统分析与总结大型电站锅炉实际运行状况及以往研究成果的基础上提出了综合考虑流量分配不均匀以及沿烟道宽度与同屏吸热不均匀的热偏差与汽温偏差计算方法并指出了美国CE公司性能设计标准中有关集箱内静压分布计算方法所存在的问[1]题1.2.4炉膛出口烟气残余旋转研究对于采用四角布置切圆燃烧方式的

5、锅炉炉膛出口气流残余旋转是造成沿水平烟道宽度方向烟温烟速严重偏差的原因之一从炉膛燃烧所形成的旋转气流进入炉膛出口到水平烟道时残余旋转转换成平行于烟道轴线的直线运动由于烟气流动的惯性将顺着圆周的切线方向前进对于采用逆时针方向旋转的切圆燃烧气流在炉膛中形成的旋转上升气流在流入水平烟道时往往偏向烟道右侧使右侧的烟气量烟气温度均高于左侧导致右侧传热强度高传热温差大从而右侧局部受热面的吸热量相应增大右侧局部汽温升高这一问题不仅在采用这种燃烧方式的配300MW和600MW机组锅炉中普遍存在而且在以往我国自行

6、设计的配200MW甚至更小容量的切向燃烧锅炉中也十分常见只是小容量锅炉因烟道尺寸较小这种不均匀性表现得不突出而已[5][6][7]国外有许多学者通过数值模拟的方法对炉膛出口烟气的残余旋转和水平烟道两侧壁温的不均匀做了很多试验研究并且都认为残余旋转是导致炉膛出口速度分布不均匀和水平烟道左右两侧温度偏差的原因还承认了残余旋转是四角切向燃烧锅炉的固有缺陷在研究方法上新的测量仪器给测量炉内空气动力场提供了方便PIV(Particle[8]ImageVelocimetry)技术是一种基于激光拍摄的测量方法

7、利用它可以测量微观粒子的速度从而获得精确的炉内空气动力场分布这些结果对了解炉内气流的残余旋转速度偏差温度偏差的成因以及它们的影响因素有很大的参考价值关于如何减少残余旋转我国很多学者做了许多试验研究并提出了一些有效的措施1采用三次风反切消除残余旋转该方法成功地减少了湘潭电厂B厂1025t/h[9]锅炉炉膛出口的左右两侧速度偏差和烟温偏差2把三次风下移可以延长了三次风与炉膛出口的距离减弱了旋转强度而且还使到达炉膛出口的气/粉温度更加均[10]匀3通过燃烧器改造或用部分二次风来反切对减少炉膛出口烟气的

8、残余旋转也有较好的效果31.2.5沿烟道宽度烟温分布研究在大型电站锅炉的过热器与再热器系统设计中一般是根据设计及运行经验直接选取沿烟道宽度的热负荷偏差进而分析各管排的吸热偏差热偏差汽温偏差与管[1]子壁温工况现在有的学者却认为更合理的方法应根据沿烟道宽度的烟温分布确定沿烟道宽度的吸热偏差因为在实际运行中烟温分布更为直观而且可进行实炉测量得出其变化规律而沿烟道宽度的热负荷分布无法直接测量因而在设计时只能根据经验或有关试验结果进行推测确定其值另一方面在大型电站锅炉的运行过程中为了防止过热器与再热器系