电站锅炉过热器超温原因研究

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1、电站锅炉过热器超温原因研究【摘要】过热器受热面中的工质是高温高压的蒸汽,而受热面又处于烟气温度较高的区域，工作条件比较恶劣。因而受设计、制造、运行等诸多方面因素的影响，过热器受热面经常发生超温现象。本文通过分析发现影响过热器超温的原因，为防止电站锅炉过热器超温提前采取预防措施或做出有针对性的检修计划，同时也可以在超温问题出现后采取正确的措施。【关键词】电站锅炉；过热器；超温0前言发展大容量高参数锅炉是我国电力工业发展的一项重要技术政策。锅炉蒸汽参数的提高，使得过热器系统成为大容量锅炉本体设计中必不可少的受热面。这

2、部分受热面内工质的压力和温度都相当高，且大多布置在烟温较高的区域，因而其工作条件在锅炉所有受热面中最为恶劣，受热面温度接近管材的极限允许温度；而锅炉容量的日益增大，使过热器系统的设计和布置更趋复杂，电站锅炉中过热器超温问题也日益突出。许多电厂在发现过热器超温威胁爆管后不得不牺牲机组运行的经济性，使锅炉做降温运行但是即便如此，仍不能彻底解决其超温问题。本文系统全面的探讨过热器超的原因，通过分析发现影响过热器超温的原因很多，有设计、施工、检修、运行、制造、管理和煤种等诸多方面，而且这些因素又相互作用。因此往往不是由单

3、一因素造成，而是几个因素同时存在并交互作用的结果。1锅炉设计及制造对过热器超温的影响1.1设计原因1.1.1热力计算不当1）炉膛的传热计算不当从锅炉炉膛的传热计算计算目的而言，使用炉膛传热计算有两个目的，第一是，进行各受热面的热平衡计算，了解各级受热面的进出口烟温和汽温，第二是，了解炉膛中受热面的热负荷分布、烟温分布、烟温介质及流速分布等。适合于以上的目的有以下两类炉膛传热计算方法。（1）零维模型法该方法又称常规的炉膛传热计算方法，使用该方法只能计算出一个炉膛出口烟温，以确定各级受热面的热平衡，其中有代表性的影响

4、较大的有以下几种：①1890年由Hnason和Orrok提出了的经验关系式［1］。②Mullikin根据辐射传热的Stefan-Boltzmann定律提出的炉内辐射传热计算公式［2］。③前苏联中央汽轮机锅炉研究所（HKTM）以ryPBKH为首的研究小组在综合了大量的试验数据的基础上，提出了锅炉炉膛传热计算的半经验方法，称为UKTW法［3］。（2）多维模型方法从实际需要方面，由于锅炉向大容量高参数发展后，计算和分析时不仅要知道炉膛出口烟温，还需要了解炉内温度分布，热流分析，流速均等，由于计算技术随着电脑的发展,原先

5、描述燃烧过程和传热过程的微分方程，已经可以通过电脑进行数值计算，根据不同的假设及模拟方法，主要有以下的多维模型，区域法（将炉膛划分成若干体元和面元）；蒙特卡诺法（用概率拟跟踪每个能束的发射，吸收，发射和反射）；扩散近似法（用有限差分法求解）；热流法（将微元体界面上复杂的半球空间热辐射简化成垂直于界面的均匀热流；球形谐波法（用有正交性质的球谐函数将辐射强度展开）；离散传递法（能束穿过内部网格时辐射强度变化用一个计算模型表达进行模拟）；离散坐标法（将辐射强度的方向变化进行离散）等等。2）管壁温度计算中的系数选择不当（

6、1）互辐射因数辐射因数的计算是整个壁温计算的一个重要环节。以前在用辐射因数时，常常采用查曲线图的方法，这样会带来一些缺陷：一是，不便于计算大量管子的壁温；二是，查图的准确性不是很高。根据辐射因数的定义，我们可以推导出计算各排管子辐射因数的公式，这样可以大大简化计算的过程，节省整个壁温计算的时间，可缩短工程设计和改造的周期⑷。（2）沿烟道宽度方向的吸热不均匀系数为了计算沿炉膛宽度方向分布的各片过热器和再热器的各管壁温，就需要确定沿烟道宽度方向的吸热不均匀系数，以便准确计算出各管的壁温分布。但是，到目前为止，对因炉膛

7、出口烟气残余旋转所引起的超温问题，研究工作还没有取得实质性突破，还不能很好地从理论上计算出沿烟道宽度方向地吸热不均匀系数，现在还只能通过理论分析和实测数据相结合的方法来进行确定。（3）沿屏高度方向的吸热不均匀系数沿屏高度由于烟气流动偏差，存在沿高度方向上的吸热不均匀系数，关于吸热不均匀系数的理论计算很少，主要根据一些实测数据整理得到的沿高度的吸热偏差系数。（4）屏底部烟窗与前部烟窗平均辐射热负荷之比对于半大屏，存在前烟窗和底部烟窗，它们都对屏有辐射传热。一般情况下，根据热力计算得到炉膛平均辐射热负荷，然后计算出前

8、部烟窗的辐射热负荷，最后再求出底部烟窗的辐射热负荷。1.1.2炉膛设计高度偏低根据炉膛高度与火焰中心位置的关系式知道，火焰中心位置提高将导致过热器超温。1.1.3三通结构的因素近年来，大容量电站锅炉运行中所发生的过热器超温问题，分析发现这跟目前电站锅炉的过热器集箱系统多采用三通结构引入引出、管组采用并联形式所造成的蒸汽侧较大的流量偏差有很大关系。随着锅炉容量的增大，过热器