過熱器、熱力計算、設(shè)計

-35-摘要與發(fā)達國家相比，我國電力工業(yè)的起步較晚。經(jīng)過半個多世紀(jì)的學(xué)習(xí)、借鑒、和發(fā)展?，F(xiàn)在，我國已有能力自行制造1000MW的超臨界、超超臨界電站鍋爐。雖然我國已有大量亞臨界及其以上大型鍋爐自主的制造和運行經(jīng)驗，但在鍋爐運行上仍存在問題有待于解決。其中，過熱器作為鍋爐的重要部件之一，在運行中經(jīng)常會發(fā)生許多問題。本文是300MW亞臨界自然循環(huán)鍋爐過熱器的設(shè)計，燃燒方式為四角切向稍燃燒，分析煤種為元寶山褐煤。在設(shè)計過程中，首先對過熱器結(jié)構(gòu)進行了簡單介紹，并著重介紹了過熱器的熱力校核計算。對鍋爐過熱器在燃煤過程中可能遇到的問題進行一些分析和思考，并提高機組運行的經(jīng)濟性和安全性，300MW電站鍋爐在運行中存在的過熱器超溫爆管、水冷壁高溫腐蝕及爆管、尾部受熱面的磨損、腐蝕等現(xiàn)象的發(fā)生，這些現(xiàn)象不僅降低了鍋爐的熱效率，同時也影響鍋爐的安全性和可靠性。通過設(shè)計本身，了解鍋爐過熱器結(jié)構(gòu)知識，為今后工作中可能遇到的問題，能夠提供一些理論支持。設(shè)計鍋爐過熱器需要分析、了解鍋爐受熱面布置細節(jié)，充分了解過熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計；過熱器有效輻射受熱面積；過熱器水冷程度等因素的影響，通過多次取值校核，讓爐膛出口煙溫與估值能夠在53.63℃，使本身設(shè)計更加適合煤種燃燒的要求。關(guān)鍵詞：過熱器、熱力計算、設(shè)計

第1章緒論1.1研究背景及意義隨著現(xiàn)在國內(nèi)對由“中國制造”走向“中國智造”熱情的高漲，人們的環(huán)保意識也在逐漸提高。降低火電機組的煤消耗量，實現(xiàn)超潔凈排放，成為全行業(yè)的目標(biāo)。降低煤耗的直接方法就是提高鍋爐出口蒸汽品質(zhì)，而過熱器是提高蒸汽品質(zhì)的常見設(shè)備之一。過熱器作為鍋爐最重要的組件之一，其作用是將飽和蒸汽定壓加熱成具有一定過熱度的過熱蒸汽。而過熱器又是鍋爐最復(fù)雜的受熱面之一，過熱器所在區(qū)域具有煙氣流速高、管內(nèi)蒸汽溫度高、受熱面管壁溫度高等特點，高溫?zé)煔獠粌H能夠沖刷受熱面進行對流換熱，還能對受熱面進行輻射換熱。加上受熱面管外結(jié)焦、積灰、高溫腐蝕以及結(jié)垢等原因，會導(dǎo)致煙氣走廊和管內(nèi)結(jié)垢，從而造成吸熱不均和流量不均的現(xiàn)象，往往會使部分受熱面管壁溫度超過許用溫度，從而引起鋼材的熱強度熱穩(wěn)定性下降，甚至造成受熱面管壁過熱、爆管等嚴(yán)重事故。所以過熱器的工作狀況不僅決定主蒸汽品質(zhì)的高低，而且在一定程度上決定鍋爐的安全運行，對鍋爐的安全性、經(jīng)濟性有著重要的影響。但是，由于過熱器的工作特點是：外部煙溫高、內(nèi)部汽溫高、冷卻條件差、安全裕度小。即：過熱器外部的煙氣溫度很高，大約在600~1400℃，越靠近爐膛煙溫越高；過熱器內(nèi)部的蒸汽溫度也是比較高的，過熱器系統(tǒng)出口處的蒸汽溫度可達560~620℃；過熱器管壁的冷卻條件比較差，由于亞臨界下的蒸汽密度比水小，這使得在其他條件相同時，管壁與蒸汽之間的對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)小，蒸汽對管壁的冷卻能力很差；由于管外煙溫高，管內(nèi)汽溫高，冷卻條件差等特點，所以過熱器管壁溫度很高，特別是末端部分的壁溫更高，往往需要采用抗氧化溫度更高的合金鋼，甚至不銹鋼[2]。當(dāng)鍋爐參數(shù)提高，容量增大，鍋爐各受熱面數(shù)量和位置發(fā)生變化，過熱受熱面向爐膛移動（輻射式過熱器）或工作條件變差時，設(shè)計或運行不當(dāng)很容易引起過熱器受熱面金屬超溫，長期超溫會造成爆管、工質(zhì)泄漏、停機等事故，是鍋爐故障最多的部件之一[3]。所以對過熱器的設(shè)計與運行研究就顯得十分必要。通過對其設(shè)計與運行中出現(xiàn)的問題進行分析[4]，例如：受熱面的布置[5]、材料的選擇[6]、超溫[7]與爆管[8-11]、熱偏差[12]、結(jié)焦[13]等。從而得出過熱器設(shè)計中應(yīng)該如何布置受熱面，選擇合適的材料，并在運行中應(yīng)注意哪些問題，保證過熱器安全經(jīng)濟的運行，為鍋爐集控運行與檢修提供一定的依據(jù)。1.2國內(nèi)外發(fā)展概況經(jīng)過電站鍋爐很多年的發(fā)展，在過熱器的設(shè)計方面已經(jīng)很完善，尤其是在300MW煤粉鍋爐過熱器的設(shè)計上，但是在運行中經(jīng)常會發(fā)生很多問題。我國運行中的大容量電站鍋爐，四角切向燃燒方式占大多數(shù)，我國主要的鍋爐制造廠從國外引進技術(shù)生產(chǎn)的300MW電站鍋爐，其爐型也是采用四角切圓燃燒方式。這種爐型在運行中的一個突出問題是過熱器熱偏差與超溫爆管的事故頻繁發(fā)生，而且隨著鍋爐容量的增大，這一問題越來越嚴(yán)重。長期以來一直影響鍋爐安全運行的過熱器問題，嚴(yán)重影響機組的安全運行[14]。多年來各科研部門、鍋爐廠等對鍋爐“四管”的問題，尤其是過熱器方面的研究一直未中斷。目前，大機組鍋爐過熱器普遍存在的熱偏差、超溫爆管、結(jié)焦等問題還沒有得到根本解決。這些普遍性事故的產(chǎn)生根源主要是在過熱器運行中沒有完全弄清或方法不夠準(zhǔn)確的了解煙氣與蒸汽的溫度與流動狀況等。在對電場運行中過熱器出現(xiàn)的問題進行了分析，從目前的分析來看，已經(jīng)取得了一定的進展，得到了一些結(jié)論，能夠或多或少的減少或避免這些問題的發(fā)生。但是并不是所有的問題都可以通過一些措施來解決，要根據(jù)具體的原因與情況，進行具體的分析。這就還需要很長的過程去完善過熱器的設(shè)計與運行。同時，在鍋爐運行期間，為了防止鍋爐過熱器超溫、結(jié)渣、積灰等，采取了很多措施對過熱器進行保護，在這方面的研究已經(jīng)有了初步的進展。首先，控制爐膛出口煙氣溫度是保護過熱器的有效措施。影響爐膛出口煙溫的因素主要有鍋爐熱負(fù)荷、煤種、火焰中心的高度、爐膛溫度等。其次，管壁溫度及蒸汽溫度是運行人員判斷過熱器管材受熱狀況的主要依據(jù)。在屏式過熱器、高溫過熱器冷段、高溫過熱器熱段等受熱條件惡劣且容易超溫的管段都設(shè)有溫度測點，對管壁及蒸汽溫度進行監(jiān)測。最后，對過熱器定期吹灰，可以保持受熱面清潔及良好的傳熱效果。鍋爐運行中加強監(jiān)視及燃燒調(diào)整，保持燃燒及負(fù)荷穩(wěn)定，使主蒸汽參數(shù)保持在規(guī)定范圍內(nèi)，及時發(fā)現(xiàn)處理過熱器的微小泄漏等，也是保護過熱器的有效措施。在鍋爐啟停過程中也需要采取一些措施對鍋爐過熱器進行保護，在這方面的研究國內(nèi)已經(jīng)總結(jié)出了一套比較完善的處理流程，能夠減少或避免過熱器出現(xiàn)超溫、結(jié)渣、積灰等問題[15]。過熱器中出現(xiàn)的熱偏差、超溫爆管、結(jié)焦等現(xiàn)象是各種因素的綜合反映。因此在解決這些問題時應(yīng)從燃燒系統(tǒng)風(fēng)煙特性、蒸汽流量阻力分配特性、受熱面布置、材料選擇、運行方式等各個方面著手。通過現(xiàn)場試驗與研究和理論分析與研究計算，確定方案進行綜合治理。目前，大機組鍋爐過熱器普遍存在的問題還沒有得到根本的解決，仍有許多工作要做，以進一步提高大機組鍋爐的運行安全性和經(jīng)濟性。1.3本課題研究內(nèi)容能源是全世界最重要的問題之一，在許多能源中，發(fā)電廠的熱交換器非常重要，過熱器是熱交換器應(yīng)用中最關(guān)鍵的部件之一，過熱器應(yīng)用的主要優(yōu)點是降低了燃料的消耗。但是，由于過熱器外部煙溫高、內(nèi)部汽溫高、冷卻條件差、安全裕度小等工作特點，這使得過熱器的運行環(huán)境非常差。如果過熱器在設(shè)計或運行中存在問題，就會引起過熱器受熱面金屬超溫、熱偏差、結(jié)焦、過熱器管破裂等問題。如果長期得不到解決，就會影響到鍋爐的安全運行，對電廠的發(fā)展具有一定的影響。所以本課題的研究問題是電站煤粉鍋爐過熱器的設(shè)計，本課題同時考慮鍋爐過熱器運行時的實際經(jīng)驗進行過熱器的設(shè)計優(yōu)化，以提高鍋爐效率并且加強過熱器運行的穩(wěn)定性。根據(jù)對過熱器工作環(huán)境、工作特點的描述，以及對過熱器運行中出現(xiàn)問題的分析，總結(jié)出了鍋爐過熱器對燃煤電廠運行的重要性，所以過熱器的設(shè)計與研究顯得至關(guān)重要。該課題著重介紹了300MW電站煤粉鍋爐過熱器的設(shè)計與運行，通過對過熱器運行時所產(chǎn)生問題的分析，可以讓我們知道在鍋爐過熱器設(shè)計時應(yīng)注意哪些問題，并減少或避免過熱器問題的發(fā)生，如果過熱器能夠安全工作，那么鍋爐就能夠高效、安全、穩(wěn)定的運行，這樣對燃煤電廠的發(fā)展而言，具有深遠的意義。

過熱器結(jié)構(gòu)2.1過熱器的分類根據(jù)傳熱方式，過熱器可以分為對流式、輻射式、半輻射式三類。其中，過熱器按照其在鍋爐中所處的位置和結(jié)構(gòu)，又可分為布置在爐膛壁面上的墻式過熱器，布置在爐膛上部不同位置的分隔屏和后屏過熱器，布置在對流煙道中的垂直式過熱器和水平式過熱器，構(gòu)成水平煙道和尾部煙道的包覆過熱器。2.1.1對流式過熱器對流過熱器在對流煙道內(nèi)，主要靠對流換熱從煙氣中吸收熱量。根據(jù)煙氣與管內(nèi)蒸汽的相對流向，大型鍋爐的對流換熱器和再熱器又可分為順流、逆流，見圖2-1。逆流布置時，傳熱溫壓大，傳熱效果好，設(shè)計時可以減少受熱面面積，節(jié)約金屬。但蒸汽溫度高的管段恰好處在煙氣的高溫區(qū)域，管子出口端金屬壁溫高。而順流布置時，傳熱溫差小，傳熱效果差，需要的受熱面積大，消耗金屬多。但蒸汽溫度高的管段處于煙氣的低溫區(qū)域，管子出口端金屬壁溫較低。圖2-1對流式過熱器的基本形式(1)順流式(2)逆流式對流式過熱器基本由蛇形管排組成，根據(jù)布置方式，可分為垂直式和水平式兩種。垂直式一般布置在水平煙道中，這種布置結(jié)構(gòu)簡單，吊掛方便，積灰較少，應(yīng)用廣泛，但停爐后管內(nèi)積水難記排除。對流過熱器蛇形管的排列方式有順利和錯列兩種，如圖2-2所示，其中s1為橫向截距，s2縱向截距。在其他條件(如煙氣速度和管子排列特性)相同時，煙氣橫向沖刷順列布置受熱面管子時的傳熱系數(shù)比沖刷錯列布置時小,但順列管束外積灰容易被吹灰器清除。布置在高煙溫區(qū)的過熱器一般易產(chǎn)生粘結(jié)性積灰，為便于蒸汽吹灰器清除積灰，及資料方便，都以順列方式布置。在尾部豎井中，煙溫較低，為增強傳熱，布置在其中的低溫過熱器一般采用錯列布置。圖2-2管子的順列和錯列布置過熱器的蛇形管可做成單管圈、雙管圈和多管圈，如圖2-3這與鍋爐容量和管內(nèi)必須維持的爭取速度有關(guān)。大容量鍋爐一般采用多管圈結(jié)構(gòu)。圖2-3蛇形管結(jié)構(gòu)單管圈(b)雙管圈(c)多管圈2.1.2輻射式與半輻射式過熱器輻射式過熱器布置在爐膛壁面上或爐膛上方，直接吸收爐膛輻射熱。由于爐膛中的輻射換熱強度大，可減少金屬耗量，同時輻射式受熱面具有與對流式受熱面相反的汽溫特性，有利于改善整個過熱器系統(tǒng)的汽溫調(diào)節(jié)特性，所以輻射式過熱器得到了廣泛應(yīng)用。對于高參數(shù)大容量的鍋爐，因其蒸發(fā)吸熱量比較小，所以應(yīng)在爐膛內(nèi)布置足夠的輻射式過熱器受熱面，以便于將爐膛出口煙溫降低到合理范圍之內(nèi)。由于爐內(nèi)熱負(fù)荷很高，輻射式過熱器的工作條件比較惡劣。為了防止超溫爆管事故的發(fā)生，可采取以下措施：盡可能將輻射式過熱器布置在熱負(fù)荷稍低的爐膛上部，如布置在爐頂或爐膛上部壁面區(qū)域。將輻射式過熱器作為受熱面，以較低溫度的蒸汽冷卻受熱面。采用較高的管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流速，加強對管壁的冷卻。一般。輻射式過熱器和再熱器的另一種型式是屏式結(jié)構(gòu)，是由焊在聯(lián)箱上的許多U型管緊密排列成管屏組成，所以稱為屏式過熱器。半輻射式過熱器布置在爐膛出口煙窗處，是既吸收爐膛輻射熱又吸收煙氣對流的受熱面，其結(jié)構(gòu)型式與屏式過熱器基本相似。屏式過熱器的類型和布置如圖8所示，其垂直布置與水平布置的優(yōu)缺點與對流式過熱器相同。屏式受熱面既吸收爐膛輻射熱，又吸收高溫?zé)煔獾膶α鳠幔哂休^高的熱負(fù)荷。特別是外圈管子，受熱最強，長度最長，因此阻力大，工質(zhì)流量小，易發(fā)生超溫爆管。為保證其工作安全，受熱最強，長度最長，因此阻力大，工質(zhì)質(zhì)量小，易發(fā)生超溫爆管。為保證其工作安全，除采用更好的鋼材外，在結(jié)構(gòu)上可以采取外圈管子截短、外圈一圈管子短路、內(nèi)外圈管子交叉、外圈管子短路而內(nèi)外管屏交叉等措施。2.2過熱器結(jié)構(gòu)介紹過熱器由四個主要部分組成:a)低溫對流過熱器；b)屏式過熱器；c)高溫對流過熱器冷段；d)高溫對流過熱器熱段。低溫對流過熱器位于水冷壁排管后方的水平煙道內(nèi)，一共有90片，管徑為Φ51，以152.4的橫向節(jié)距沿整個爐寬方向布置。屏式過熱器位于爐膛上方折焰角前，一共有40片，管徑為Φ42，以591mm橫向節(jié)距沿整個爐膛寬度布置。高溫過熱器位于爐膛上方，每排5片小屏布置，管徑為Φ42，以95mm的橫向節(jié)距沿整個爐膛寬度布置。高溫過熱器位于尾部豎井煙道內(nèi)，水平低溫過熱器上方，一共為102片，管徑為Φ51，以136mm橫向節(jié)距沿爐寬方向布置。蒸汽流程如下：一級噴水減溫二級噴水減溫↓↓汽包→頂棚管→低溫對流過熱器→屏式過熱器→高溫對流過熱器冷段→高溫對流過熱器熱段→汽輪機

過熱器校核計算3.1煤種的選擇及特性本文選用元寶山褐煤作為分析煤種。元寶山褐煤的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)[22]如下表：表2-1元寶山褐煤的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)煤的品種元素含量（%）收到基低位發(fā)熱量Qent,ar(kJ/kg)干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf(%)空氣干燥基水分Mad(%)水分灰分碳氫氧氮硫MarAarCarHarOarNarSar元寶山褐煤2421.339.32.714580371.6作為有些火力發(fā)電廠的燃用煤種，元寶山褐煤的水分含量較高，灰分含量比其他煤種高，揮發(fā)分含量高，發(fā)熱量比較低。根據(jù)工業(yè)分析，這種煤種的灰熔點較低（變形溫度：1150℃，軟化溫度：1300℃，熔化溫度：1360℃），在燃燒過程中易達到熔融狀態(tài)而在爐內(nèi)發(fā)生結(jié)渣。所以在過熱器的校核設(shè)計過程中應(yīng)該注意褐煤的水分、灰分、發(fā)熱量、灰熔點的特點，避免因為煤種的問題造成過熱器校核設(shè)計時出現(xiàn)問題。（1）煤種判別由燃料特性得知Vdaf=37%＞20%，而且Q=14580kJ/kg<18840kJ/kg，所以屬于易燃煤種，燃燒溫度較低，鍋爐爐膛水冷壁、對流受熱面不易超溫，對于電站鍋爐來說這是比較理想的煤種，當(dāng)然發(fā)熱量低，灰分較大，也是其缺點。（2）折算成分的計算,此煤屬于高灰分的煤。3.2各種對流受熱面熱力計算在進行過熱器的校核計算前需要確定鍋爐的設(shè)計與運行參數(shù)，具體數(shù)據(jù)如下：鍋爐的額定蒸發(fā)量為De=1025t/h=1025×103kg/h（2）給水溫度為tgs=220℃（3）過熱蒸汽溫度為tgr=540℃（4）過熱蒸汽壓力為pgr=16.8Mpa（5）環(huán)境溫度為20℃（6）燃燒方式為四角切圓燃燒（7）固態(tài)排渣3.2.1屏式過熱器在進行屏式過熱器的熱力計算時要充分考慮它的特點：（1）在熱交換模式下，煙氣、爐膛和屏間高溫?zé)煔鈱λM行熱沖刷，它主要的傳熱方式是輻射傳熱。（2）屏式過熱器大多是分級分段布置在系統(tǒng)中間的過熱器，主要分為分隔屏過熱器，后屏過熱器等。需要自己先估后校屏的入口和出口汽溫。（3）屏式過熱器的橫向間距大，煙氣流速低，沖刷不完善。因此，交換參數(shù)：利用系數(shù)、傳熱系數(shù)、分配系數(shù)等的計算方法不同于一般對流受熱面的計算方法。（4）如果屏入口和出口的工作介質(zhì)參數(shù)未知，首先需要在過熱器系統(tǒng)中分階段設(shè)定溫度，然后計算另一端的工作介質(zhì)參數(shù)。在相應(yīng)的受熱面進行熱力計算后，需要對所設(shè)定的參數(shù)是否準(zhǔn)確進行標(biāo)定。（5）在屏的熱力校核計算中，應(yīng)注意混合減溫器對屏式過熱器入口工作介質(zhì)參數(shù)的影響。根據(jù)屏式過熱器結(jié)構(gòu)尺寸（圖2-1）和屏式過熱器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)計算表（表2-2），校核計算出屏式過熱器熱力計算數(shù)據(jù)列于表2-3。圖2-1屏式過熱器結(jié)構(gòu)尺寸（側(cè)視圖與頂視圖）表2-2屏式過熱器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)計算表序號名稱符號單位公式結(jié)果1管子外圈直徑dmm?42×52屏過的的片數(shù)Z123每片屏的管子排數(shù)n4×10404屏的深度Lm2.0765屏過的平均高度hm7.46一片屏的平面面積Apm213.57屏過的橫向節(jié)距S1mm屏的間距5918比值σ1S1/d14.19屏過的縱向節(jié)距S2mm4610比值σ2S2/d1.0911屏過的角系數(shù)хp查標(biāo)準(zhǔn)線算圖0.9812屏過的計算受熱面積Apjm22ApхpZ31713屏區(qū)頂棚面積Adpm2寬×深×角系數(shù)15.614屏區(qū)兩側(cè)水冷壁面積ASlm2高×深×角系數(shù)×230.115屏區(qū)附加受熱面面積Apfjm2Adp+ASl45.716煙氣進屏流通面積m258.817煙氣出屏流通面積m25018煙氣平均流通面積Aym25419蒸汽流通面積Altm20.09720煙氣有效輻射層厚度sm0.77921屏區(qū)進口煙窗面積m2查表可知65.6122屏區(qū)出口煙窗面積m27.68×6.42449.34根據(jù)屏的熱力計算公式[22]對屏進行熱力計算，計算結(jié)果如下表所示。表2-3屏式過熱器的的校核熱力計算表序號名稱符號單位公式結(jié)果1煙氣進屏溫度θ'p℃查爐膛校核熱力計算表格，即爐膛出口煙氣溫度Θ"11086.9642煙氣進屏焓h'ypkJ/kg查爐膛校核熱力計算表格，即爐膛出口煙氣焓h"y19228.3323煙氣出屏溫度θ"p℃先估后算9504煙氣出屏焓h"ypkJ/kg查焓溫表12238.5815煙氣平均溫度Θpj℃1018.4826屏區(qū)附加受熱面對流吸熱量QdpfjkJ/kg先估后算2207屏的對流吸熱量QdpkJ/kg1627.447續(xù)表2-3屏式過熱器的的校核熱力計算表8爐膛與屏相互換熱系數(shù)β查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖0.989爐膛出口煙囪的沿高度熱負(fù)荷分配系數(shù)ηyc查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖

（x=h/H0=H1/H0=19845/23938)0.8310爐膛出口煙囪射入屏區(qū)的爐膛輻射熱量Q'fpkJ/kg1500.21111屏間煙氣有效輻射層厚度sm查表2-2屏的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表0.77912屏間煙氣壓力pMpa0.113水蒸氣容積份額ΥH2O查煙氣特性表0.12814三原子氣體輻射減弱系數(shù)kq1/(m·Mpa)10.81115三原子氣體和水蒸氣容積總份額rkg/m3查煙氣特性表0.26916灰粒的輻射減弱系數(shù)kh1/(m·Mpa)

注：dh單位為μm85.25617煙氣質(zhì)量飛灰濃度μykg/m3查煙氣特性表0.02818煙氣的輻射減弱系數(shù)k1/(m·Mpa)5.28919屏區(qū)煙氣黑度α0.338續(xù)表2-3屏式過熱器的的校核熱力計算表20屏進口對出口的角系數(shù)x0.14021燃料種類修正系數(shù)ξτ取用0.522屏出口煙囪面積A"pm2查表2-2屏的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)計算5023爐膛及屏間煙氣向屏后受熱面的輻射熱量Q"fpkJ/kg342.69624屏區(qū)吸收的爐膛輻射熱QfpqkJ/kg1157.51525屏區(qū)附加受熱面吸收額輻射熱量QfpfjkJ/kg145.84626屏區(qū)水冷壁吸收的輻射熱量QfpslkJ/kg96.06127屏區(qū)頂棚吸收的輻射熱量QfpldkJ/kg49.78628屏吸收的輻射熱量QfpkJ/kg1011.66929屏吸收的總熱量QpkJ/kg2639.11630第一級減溫水噴水量Djw1kg/h取用38531第二級減溫水噴水量Djw2kg/h16532屏中蒸汽流量Dpkg/h21983533蒸汽進屏溫度t'p℃先估后算360續(xù)表2-3屏式過熱器的的校核熱力計算表34蒸汽進屏焓h'pkJ/kg查表格按計算負(fù)荷下進屏p=10.49Mpa2978.34835蒸汽出屏焓h"pkJ/kg3260.60236蒸汽出屏溫度t"p℃查表格按計算負(fù)荷下出屏p=10.20Mpa452.44437屏內(nèi)蒸汽平均溫度tpj℃406.22238平均傳熱溫差Δt1℃612.2639屏內(nèi)蒸汽平均比體積m3/kg查表格按計算負(fù)荷下進出口壓力平均值ppj=10.345Mpa及tpj0.027840屏內(nèi)蒸汽流速ωqm/s17.50141管壁對蒸汽的放熱系數(shù)α2W/(m2·℃)查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖294042煙氣流速ωym/s3.00043煙氣側(cè)對流傳熱系數(shù)αdW/(m2·℃)查《標(biāo)準(zhǔn)》線算4044灰污系數(shù)ε(m2·℃)/W查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖（吹灰）0.00745管壁灰污層溫度tbb℃805.32046輻射放熱系數(shù)αfW/(m2·℃)查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖114.79847利用系數(shù)ξ查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖（吹灰）0.8548煙氣側(cè)放熱系數(shù)α1W/(m2·℃)x-屏的角系數(shù)

查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖178.809續(xù)表2-3屏式過熱器的的校核熱力計算表49對流傳熱系數(shù)kW/(m2·℃)55.08650屏的對流傳熱量QdpkJ/kg1637.00551計算誤差%-0.00652屏區(qū)水冷壁的水溫ts℃查計算負(fù)荷下汽包p=10.45Mpa的飽和溫度316.43653平均傳熱溫差Δt2℃702.04654屏區(qū)水冷壁對流吸熱量QdpslkJ/kg178.23755屏區(qū)頂棚進口蒸汽溫度t'pld℃查爐膛頂棚輻射受熱面吸熱量及工質(zhì)焓增的計算表316.36856屏區(qū)頂棚進口蒸汽焓h'pldkJ/kg查爐膛頂棚輻射受熱面吸熱量及工質(zhì)焓增的計算表2708.83857屏區(qū)頂棚蒸汽焓增ΔhpldkJ/kg先估后算1558屏區(qū)頂棚出口蒸汽焓h"pldkJ/kg2723.83859屏區(qū)頂棚出口蒸汽溫度t"pld℃查表按汽包壓力p=10.45Mpa33060屏區(qū)頂棚平均氣溫tpldpj℃323.18461平均傳熱溫差Δt3℃695.29862屏區(qū)頂棚對流吸熱量QdpldkJ/kg91.48863屏區(qū)頂棚總吸熱量QpldkJ/kg141.27364屏區(qū)頂棚蒸汽流量Dpldkg/h等于前面所提到的20900065屏區(qū)頂棚焓增ΔhpldkJ/kg15.89366計算誤差檢查%允許誤差±2%-0.05667屏區(qū)附加受熱面對流吸熱量QdpfjkJ/kg234.26968計算誤差%允許誤差±10%-0.06169屏區(qū)受熱面總對流吸熱量QdpqkJ/kg1871.2743.2.2對流過熱器對流過熱器系統(tǒng)的校核熱力計算，按煙氣流動方向采用分級分段逐級計算。根據(jù)圖2-2對流過熱器的結(jié)構(gòu)尺寸進行對流過熱器的校核熱力計算。圖2-2對流過熱器（高、低溫）結(jié)構(gòu)的尺寸高溫過熱器結(jié)構(gòu)尺寸計算高溫對流過熱器校核計算通常將受熱面分為冷段和熱段兩段。根據(jù)蒸汽流程圖，蒸汽從屏式過熱器出來后，先進入高溫對流過熱器冷段，經(jīng)過二次噴水減溫后進入高溫對流過熱器熱段。根據(jù)高溫過熱器結(jié)構(gòu)尺寸表對高溫過熱器進行校核熱力計算，計算過程如下：表2-4高溫過熱器的結(jié)構(gòu)尺寸表序號名稱符號單位公式結(jié)果1管子尺寸dmmΦ42×52冷端橫向節(jié)距及布置n1順列，逆流，雙管圈403熱端橫向節(jié)距及布置nr順列，順流，雙管圈394橫向節(jié)距S1mm955橫向節(jié)距比σ12.6266縱向節(jié)距S2mm877縱向節(jié)距比σ22.078管子縱向排管n28續(xù)表2-4高溫過熱器的結(jié)構(gòu)尺寸表9冷端蒸汽流通面積Alitm20.064210熱端蒸汽流通面積Arltm20.062811平均流通截面積Apjm20.063412煙氣流通面積Aym223.313冷段受熱面積Alm223714熱段受熱面積Arm223115頂棚受熱面積Aldm210.0616管束前煙室深度lysm0.717管束深度lgsm0.6118有效輻射層厚度sm0.18高溫過熱器熱力校核計算表2-5高溫過熱器校核熱力計算表序號名稱符號單位公式結(jié)果1進口煙氣溫度θ'gg℃查凝渣管結(jié)構(gòu)及計算945.002進口煙氣焓h'yggkJ/kg查凝渣管結(jié)構(gòu)及計算7867.373進冷段蒸汽溫度t'ggl℃即屏出口蒸汽溫度，查表2-3屏的熱力計算452.444進冷段蒸汽焓h'gglkJ/kg即屏出口蒸汽焓，表2-3屏的熱力計算3169.175總輻射吸熱量Q'fggkJ/kg等于215.586冷段輻射吸熱量QfgglkJ/kg106.657熱段輻射吸熱量QfggrkJ/kg103.958頂棚輻射吸熱量QfggldkJ/kg4.979出熱段蒸汽溫度t"ggr℃建議取額定值540℃54010出熱段蒸汽焓h"ggrkJ/kg查水蒸汽性質(zhì)表，按計算負(fù)荷

下高溫過熱段出口壓力3483.3011出冷段蒸汽溫度t"ggl℃先估后校50012出冷段蒸汽焓h"gglkJ/kg查水蒸汽性質(zhì)表，按計算負(fù)荷

下高溫過冷段出口壓力3400.2513第二次減溫水量Djw2kg/h取用165.0014減溫水焓hjwkJ/kg就是給水焓，按減溫水溫130℃923.9115進熱段蒸汽焓h'ggrkJ/kg3398.3916進熱段蒸汽溫度t'ggr℃查水蒸汽性質(zhì)表，按計算負(fù)荷下高溫過冷段出口壓力524.8217冷段吸熱量QggldlkJ/kg2160.6118熱段吸熱量QggrdlkJ/kg294.4919高溫過熱器吸熱QggkJ/kg2955.1020高溫過熱器對流吸熱量QdggkJ/kg2739.52續(xù)表2-5高溫過熱器校核熱力計算表21頂棚對流吸熱量QgglddlkJ/kg先估后校60.0022高溫過熱器出口煙焓h"yggkJ/kg5117.4423高過出口煙氣溫度θ"gg℃查焓溫表873.6024煙氣平均溫度θpj℃909.3025煙氣流速ωym/s6.4326煙氣側(cè)放熱系數(shù)αdW/(m2·℃)查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖對流傳熱系數(shù)71.0827冷段蒸汽平均溫度tgglpj℃476.2228冷段蒸汽平均比體積νgglm3/kg查水蒸汽性質(zhì)表，按冷段進出口壓力平均值0.0329冷段蒸汽平均流速ωgglpjm/s25.3030冷段蒸汽放熱系數(shù)αgglW/(m2·℃)查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖中的對流傳熱系數(shù)3600.0031熱段蒸汽均溫tggrpj℃532.4132熱段蒸汽平均比體積νggrm3/kg查水蒸汽性質(zhì)表按熱段進出口壓力平均值0.0333熱段蒸汽平均流速ωggrpjm/s26.2734熱段蒸汽放熱系數(shù)αggrW/(m2·℃)查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖對流傳熱系數(shù)3564.0035高過煙氣有效輻射厚度sm查表2-4高溫對流過熱器結(jié)構(gòu)尺寸0.1936煙氣壓力pMpa0.137水蒸氣容積份額rH2O查煙氣特性表0.1338三原子氣體和蒸汽容積總份額r查煙氣特性表0.2739三原子氣體輻射減弱系數(shù)kq1/(m·MPa)10.2×（(（0.78+1.6×ΥH2O）/sqrt(10.2×Υ×p×s))-0.1)×(1-0.37×Tpj/1000)24.37續(xù)表2-5高溫過熱器校核熱力計算表40灰粒的輻射減弱系數(shù)kh1/(m·MPa)55900/power((Θpj+273)^2×dh^2,1/3)

注：dh單位為μm90.4341煙氣質(zhì)量飛灰濃度μykg/m3查煙氣特性表0.0342煙氣的輻射減弱系數(shù)k1/(m·MPa)kq×r+kh×μy9.0043煙氣黑度a1-e-kps0.1644冷段管壁灰污層溫度tbbggl℃tgglpj+BjQgg(ε+1/αggl)/(3.6Al)

其中：ε=0.0043776.0245熱段管壁灰污層溫度tbbggr℃tggrpj+BjQgg(ε+1/αggr)/(3.6Ar)

其中：ε=0.0043915.1146冷段輻射放熱系數(shù)αfgglW/(m2·℃)αα0查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖輻射傳熱系數(shù)28.5047熱段輻射放熱系數(shù)αfggrW/(m2·℃)αα0查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖輻射傳熱系數(shù)31.3448修正后冷段

輻射放熱系數(shù)αflgglW/(m2·℃)αfggl×(1+0.4(×(tgglpj+273)/1000)^0.25×(lys/lgs)^0.07)39.2449修正后熱段

輻射放熱系數(shù)αflggrW/(m2·℃)αfggr×(1+0.4(×(tggrpj+273)/1000)^0.25×(lys/lgs)^0.07)43.3450冷段傳熱系數(shù)KgglW/(m2·℃)ψα1αggl/(αl+αggl)(其中ψ-熱有效系數(shù)αl=αd+αflggl)64.6151熱段傳熱系數(shù)KggrW/(m2·℃)ψα1αggr/(αl+αggr);(αl=αd+αflggr)72.4752冷段平均溫差Δtggl℃(Δtd-Δtx)/ln(Δtd/Δtx)(其中Δtd=θ'gg-t"ggl,

Δtx=θ"gg-t'ggl)432.9753熱段平均溫度Δtggr℃(Δtd-Δtx)/ln(Δtd/Δtx)(其中Δtd=θ'gg-t'ggr,

)375.2354冷段對流吸熱量Qggld2kJ/kg1015.10續(xù)表2-5高溫過熱器校核熱力計算表55計算誤差

允許誤差±2%1.0256熱段對流吸熱量Qggrd2kJ/kg961.8557計算誤差

允許誤差±2%-0.2858頂棚入口汽溫t'ggld℃即屏頂棚出口汽溫316.3759頂棚入口汽焓h'ggldkJ/kg即屏頂棚出口汽焓2708.8460頂棚出口汽焓h"ggldkJ/kg2768.8461頂棚出口汽溫t"ggld℃查水蒸汽性質(zhì)表

310.0062頂棚對流吸熱量Qggldd2kJ/kg3.6×K×Δt×Ald/Bj（其中K=(Kggl+Kggr)/2,Δt=θpj-t"ggld）63.2763計算誤差允許誤差±10%-0.0564高溫過熱器區(qū)域總對流吸熱量QdggkJ/kgQggld2+Qggrd2+Qggldd220.3低溫過熱器結(jié)構(gòu)尺寸計算低溫過熱器的頂棚管在其上面，頂棚管與低溫過熱器平行受熱，與低溫過熱器相比很小，所以校核計算時把頂棚管和低溫過熱器的面積相加，當(dāng)作低溫過熱器的受熱面積。此時，低溫過熱器的蒸汽進口是頂棚管的入口。這樣設(shè)置方便校核計算。具體低溫過熱器結(jié)構(gòu)尺寸見下表：表2-6低溫過熱器的結(jié)構(gòu)尺寸表序號名稱符號單位公式結(jié)果1布置順列、逆流、雙管圈2管子尺寸dmm3橫向排數(shù)n1794縱向排數(shù)n2205橫向節(jié)距S1mm956橫向節(jié)距比σ12.5續(xù)表2-6低溫過熱器的結(jié)構(gòu)尺寸表7縱向節(jié)距S2mm80.78縱向節(jié)距比σ22.129煙氣流通面積Aym218.710蒸汽流通面積Altm20.11211低溫過熱器前氣室深度Lqsm0.912低溫過熱器前管束深度Lgsm1.53313低溫過熱器受熱面積Adgm2n1n2πdlpj+xdbaldb

（包括凝渣管后各項頂棚管，xdb為頂棚管角系數(shù)，

xdb=0.95；ldb位頂棚管長度，ldb=3.744mm，

lpj=3.93m，a=7.68m76814煙氣有效輻射層sm0.19低溫過熱器熱力校核計算表2-7低溫過熱器校核熱力計算表序號名稱符號單位公式結(jié)果1進口煙氣溫度θ'dg℃即高溫過熱器出口煙氣溫度873.602進口煙氣焓h'ydgkJ/kg即高溫過熱器出口煙氣焓5117.443進口蒸汽溫度t'dg℃即高溫過熱器頂棚出口蒸汽溫度310.004進口蒸汽焓h'dgkJ/kg即高溫過熱器頂棚出口蒸汽焓2768.845出口蒸汽溫度t"dg℃先估后校400續(xù)表2-7低溫過熱器校核熱力計算表6出口蒸汽焓h"dgkJ/kg查水蒸汽性質(zhì)表按計算負(fù)荷

下低溫過熱器出口壓力3087.437低溫過熱器對流吸熱量QdgdlkJ/kg2832.028出口煙氣焓h"ydgkJ/kg2274.519出口煙氣溫度θ"dg℃查焓溫表319.8310煙氣平均溫度θpj℃596.7211煙氣速度ωym/s6.0012煙氣側(cè)對流傳熱系數(shù)αddgW/(m2·℃)查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖對流傳熱系數(shù)77.8413蒸汽平均溫度tpj℃355.0014蒸汽平均比體積vpjm3/kg查水蒸汽性質(zhì)表按計算負(fù)荷

下低溫過熱器進出口壓力平均值

0.0215蒸汽流速ωqm/s10.8316蒸汽側(cè)傳熱系數(shù)α2W/(m2·℃)查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖對流傳熱系數(shù)3430.0017低過煙氣有效輻射層厚度sm查表2-6低溫過熱器的尺寸0.218煙氣壓力pMpa0.119水蒸氣容積份額rH2O查煙氣特性表0.1320三原子氣體和水蒸氣容積總份額r查煙氣特性表0.26續(xù)表2-7低溫過熱器校核熱力計算表21三原子氣體減弱系數(shù)kql/(m·MPa)28.7722灰粒的輻射減弱系數(shù)khl/(m·MPa)110.9723煙氣質(zhì)量飛灰濃度μykg/m3查煙氣特性表0.0324煙氣的輻射減弱系數(shù)kl/(m·MPa)10.5625煙氣黑度ay0.1926管壁灰污層溫度thbdg℃465.5827煙氣側(cè)輻射傳熱系數(shù)αfdgW/(m2·℃)（含灰氣流，其中a為煙

氣黑度查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖輻射傳熱系數(shù)34.3328修正后輻射傳熱系數(shù)αfldgW/(m2·℃)47.1129煙氣側(cè)傳熱系數(shù)αlW/(m2·℃)124.9530傳熱系數(shù)KdgW/(m2·℃)

（ψ為熱有效系數(shù)，查熱有效系數(shù)）72.3331平均傳熱溫差Δtdg℃(Δtd-Δtx)/ln(Δtd/Δtx)

（其中Δtd=θ'dg-t"dg,Δtg=θ"dg-t'dg)119.69續(xù)表2-7低溫過熱器校核熱力計算表32低溫過熱器對流吸熱量Qdgd2kJ/kg800.2933計算誤差允許誤差±2%1.9434第一次減溫水量Djwlkg/h原來假定數(shù)據(jù)385.0035減溫后蒸汽焓hpljkJ/kg2980.0036減溫后蒸汽溫度tplj℃查水蒸汽性質(zhì)表按低溫過熱器出口壓力計算370.5037屏入口汽溫的誤差Δt℃允許誤差±1℃-0.54根據(jù)對過熱器系統(tǒng)進行校核計算，通過對一些數(shù)據(jù)的選擇與處理，可以讓我們更好的了解這個系統(tǒng)，知道了過熱器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸、換熱方式、換熱量等。同時在校核計算中也會產(chǎn)生一系列的問題，例如過熱器中蒸汽溫度有時會偏高，過熱器吸熱量也會偏高等，根據(jù)出現(xiàn)的問題會對過熱器進行設(shè)計優(yōu)化，這一部分內(nèi)容將會在下一章中進行重點分析。第4章過熱器的設(shè)計優(yōu)化與運行分析4.1過熱器熱偏差問題的分析4.1.1過熱器熱偏差問題產(chǎn)生的原因所謂熱偏差是指在過熱器的工作過程中，由于煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)各種因素的影響和過熱器管組中各根管子的結(jié)構(gòu)尺寸、內(nèi)部阻力系數(shù)和熱負(fù)荷的不同而引起的每根管子中蒸汽焓增不同的現(xiàn)象[2]。根據(jù)我以前學(xué)過的鍋爐方面的知識，我們可以知道產(chǎn)生熱偏差的主要原因是吸熱不均和流量不均。下面將對產(chǎn)生熱偏差的這兩個原因進行具體分析。吸熱不均是因為過熱器受熱面的管子外壁因為受熱不均勻而出現(xiàn)熱偏差。根據(jù)傳熱學(xué)關(guān)于管外壁與管內(nèi)蒸汽之間的傳熱方面的介紹，這與管內(nèi)外的溫差有關(guān)，與管外煙氣的對流熱阻、灰層熱阻及管內(nèi)蒸汽的對流熱阻等有關(guān)。進一步的分析可知，煙氣溫度直接影響傳熱溫差，煙氣流速直接影響管外煙氣的對流熱阻，積灰結(jié)渣直接影響灰層熱阻。所以，過熱器系統(tǒng)受熱面的煙氣溫度、速度沒有很好的混合保持均勻，且褐煤的積灰結(jié)渣性比較強導(dǎo)致過熱器受熱面積灰結(jié)渣的不均勻，這都會造成過熱器不能均勻受熱。流量不均是因為過熱器系統(tǒng)因為各管子內(nèi)因為粗細長度不均勻，導(dǎo)致管子的靜壓不同，同時因為管子內(nèi)部流動狀態(tài)不同即阻力系數(shù)不同等造成的管子流量大小不同。各管圈流量不均勻主要是由三方面的原因造成的[23]：在校核設(shè)計的時候，由于不同位置段落處的布置方式不同，導(dǎo)致各受熱面處的管子長短不同。短的管子流動沿程阻力小，流動快，帶走的熱量多，而較長的管子流動沿程阻力較大，管內(nèi)的蒸汽流量會減小，帶走的熱量少，這會造成熱量分配的不均勻；由于存在吸熱量的不均勻，長度較長的管子中蒸汽流量小于受熱較強的管子內(nèi)的蒸汽流量；過熱器系統(tǒng)設(shè)計中進出口蒸汽聯(lián)箱的聯(lián)接樣式不同也會引起各管圈集箱靜壓的變化，使得各進出管的流量出現(xiàn)波動。4.1.2過熱器熱偏差問題的防治由于過熱器系統(tǒng)受熱面聯(lián)接方式的復(fù)雜，系統(tǒng)的分布范圍比較廣泛，使得管子的聯(lián)接排列錯綜復(fù)雜，根據(jù)它們的運行情況來看，總是會有熱偏差問題的存在。減小熱偏差要對引起熱偏差的兩個因素進行分析，所以只能在設(shè)計或運行方面[2]采取一些措施來減小熱偏差。在結(jié)構(gòu)方面進行分析，降低熱偏差事故發(fā)生的主要措施有：（1）將整個過熱器系統(tǒng)分成串聯(lián)的三個部分，分別為屏式過熱器、高溫對流過熱器、低溫對流過熱器，這樣便于計算各級的受熱情況。根據(jù)計算將受熱不同的管組通過連接管路接到一個集汽聯(lián)箱中，在聯(lián)箱內(nèi)使溫度不同的蒸汽充分接觸，經(jīng)過混合溫度大致相同。此外，可以通過使每一級有較小的焓增來控制各級的溫度進而控制每段受熱面的進出口汽溫，使進出口汽溫與每級的管壁溫度都相適應(yīng)，這可以大大程度的降低熱偏差。（2）因為沿?zé)煹缹挾壬蠠嶝?fù)荷的分布不均勻，因為煙氣都處在煙道中心，導(dǎo)致煙道中心溫度高于其側(cè)面溫度，因為煙道的這種特性，通常將煙道寬度方向進行分段，這樣可以減小熱偏差。（3）因為采用的是四角切圓燃燒方式，爐膛的四周因為煙氣的殘余旋轉(zhuǎn)會使?fàn)t膛處兩側(cè)的蒸汽流量不均勻，造成兩側(cè)的溫度不同，出現(xiàn)熱偏差，這時可以采用蒸汽在爐膛寬度方向上不同的兩個級間進行交叉的流動，有利于換熱。（4）選擇合理的進出口聯(lián)箱連接型式，因為聯(lián)箱能夠使蒸汽充分混合均勻使得流量汽溫相同，通常每個聯(lián)箱有多個管組供蒸汽管道接入，這可以充分減少管道靜壓的變化。（5）因為過熱器系統(tǒng)的復(fù)雜性，所要用到的管路很多，所以在設(shè)計時，熱負(fù)荷高的管子可以選擇較粗的管徑，這樣它的蒸汽焓增就不會太大，不容易出現(xiàn)熱偏差現(xiàn)象。在過熱器投入工作時進行分析，降低熱偏差事故發(fā)生的主要措施有：（1）因為本文選擇的鍋爐采用的是四角切圓燃燒燃燒方式，這種燃燒方式極易出現(xiàn)熱偏差現(xiàn)象，所以在運行時，要將各級燃燒器的噴口擺放合理，不要過高和過低避免火焰中心偏斜或升高降低，同時，要使燃燒器噴出的煤粉量和一、二次風(fēng)量以及輔助配風(fēng)量相平衡。（2）因為褐煤的燃燒條件差，要及時進行吹灰、除焦、除渣操作，避免因積灰和結(jié)渣引起過熱器表面吸熱不均勻，從而出現(xiàn)熱偏差。4.2過熱器超溫問題的分析4.2.1過熱器超溫問題產(chǎn)生的原因在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，受熱面積、熱量分布、流量分配不協(xié)調(diào)，從而造成局部過熱；爐膛出口截面煙溫分布不均勻等。根據(jù)對過熱器系統(tǒng)的校核熱力計算，我們可以發(fā)現(xiàn)，屏式過熱器、高溫對流過熱器的蒸汽溫度總是超過假定值，通過對過熱器的結(jié)構(gòu)與計算進行分析，我們可以發(fā)現(xiàn)過熱器系統(tǒng)超溫的原因主要為：由于熱力計算時因為溫度的選取不合理，造成設(shè)計時過熱器就超溫，運行一段時間超溫現(xiàn)象會越來越嚴(yán)重；因為現(xiàn)在發(fā)電量的飽滿，造成許多鍋爐都是調(diào)峰運行，這使得過熱器管內(nèi)的蒸汽流量小于設(shè)計值，但是煙氣溫度卻不能改變造成過熱器超溫；同時，在過熱器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選擇中，受熱面積的確定、流量的分配不均勻、吸熱量的不均勻，都會造成某一部分受熱面超溫；因為爐膛出口處的截面煙氣流動不均勻煙溫兩側(cè)不同等會造成過熱器吸熱不均勻出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。下面將對過熱器超溫的原因進行具體描述：四角切圓燃燒所引起爐膛寬度方向上的煙溫不同。即煙氣會在爐膛出口處左右旋轉(zhuǎn)使過熱器受熱環(huán)境變差，使過熱器兩個屏之間的吸熱量不同，發(fā)生過熱器超溫過熱現(xiàn)象。（2）二次風(fēng)的投入多少不能準(zhǔn)確確定。在運行中，擋板不可避免的受到煙氣沖刷，由于各處煙道結(jié)構(gòu)不同，受沖刷情況不確定，CRT上顯示數(shù)據(jù)與運行情況不符，如果按理論上來調(diào)整火焰中心高度，會出現(xiàn)偏差。（3）受熱面上各管道的吸熱量因為受熱狀態(tài)而不同。因為各受熱面上每根管子的結(jié)構(gòu)流量不協(xié)調(diào)且各根管子的進出口汽溫也存在差異，且屏式過熱器受熱面受爐膛或屏前煙氣輻射的角系數(shù)也不同，煙氣溫度也不盡相同，使得各受熱面的管子吸熱量存在偏差，造成超溫。（4）不能根據(jù)負(fù)荷的變化及時調(diào)整燃，這會引起火焰中心偏上或左右傾斜。變負(fù)荷時不能根據(jù)負(fù)荷的大小及時調(diào)整燃燒，使燃燒器不能及時調(diào)整送粉量及送風(fēng)量，引起火焰中心移動，使煤粉燃盡時間加長，會在爐膛出口處燃盡，使?fàn)t膛出口煙溫升高，過熱器超溫會更嚴(yán)重。（5）過熱器系統(tǒng)管材的保養(yǎng)效果。如果過熱器管材保持清潔，不積灰、結(jié)焦、結(jié)渣就不會使過熱器超溫。如果吹灰器長期不能投入，使?fàn)t膛受熱面沾灰嚴(yán)重，促使?fàn)t膛出口煙氣溫度升高過大，就會加劇過熱器超溫[24]。4.2.2過熱器超溫問題的防治根據(jù)上一小節(jié)對過熱器超溫原因的具體分析，并根據(jù)計算與實際運行情況采取一些措施來減少過熱器超溫問題的困擾。根據(jù)韓建偉[25]的研究，總結(jié)了幾種過熱器超溫問題的防治措施。（1）采用類似于正方形的爐膛。根據(jù)元寶山褐煤的結(jié)渣特性，可以選用截面是正方形的燃燒室，使煤粉能夠在里面均勻受熱燃燒，并使?fàn)t內(nèi)空氣流動均勻，這樣可以讓煤粉充分在爐內(nèi)燃盡，避免在爐膛頂部超溫結(jié)焦。（2）輔助配風(fēng)系統(tǒng)要完善。因為爐膛寬度方向上煙氣的殘余旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致煙氣存在汽溫不一致現(xiàn)象，此時四角切圓燃燒方式的切圓可以盡量變小，并且輔助配風(fēng)要根據(jù)燃燒調(diào)整擺動角度，這樣有助于消除延期的殘余旋轉(zhuǎn)。（3）對蒸汽采用噴水減溫裝置。根據(jù)過熱器系統(tǒng)的連接方式可以看出，過熱器汽溫的調(diào)節(jié)是使用兩級噴水減溫裝置的，一級減溫裝置屬于粗調(diào)，二級可以細調(diào)。兩級減溫器的布置位置不同，但是都布置在對流過熱器的左右兩側(cè)，這樣可以在兩側(cè)對過熱器溫度進行調(diào)節(jié)，避免過熱器兩側(cè)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。（4）選用受熱能力較強且結(jié)構(gòu)均勻的管材。在煙氣流通的煙道中，每一受熱位置的吸熱量不同，容易出現(xiàn)熱偏差、以及每根管子的粗細不均勻造成的管子壁溫不合理，在高溫?zé)煔鈪^(qū)應(yīng)采用耐熱能力強的金屬管材。（5）保持其它受熱面的清潔。如果爐膛上部因為溫度過高，會導(dǎo)致褐煤的煤灰熔融狀態(tài)沾附在爐膛上部的受熱面上，從而使煙氣的熱量大部分都進人了過熱器系統(tǒng)，這會導(dǎo)致系統(tǒng)吸熱量增大，必然會導(dǎo)致超溫的問題。所以要保證褐煤能夠充分在爐膛內(nèi)燃盡，避免溫度過高而結(jié)焦，同時避免熔融的灰黏附在過熱器系統(tǒng)上，這也會引起系統(tǒng)超溫。（6）根據(jù)燃燒狀況及時調(diào)整燃料量和配風(fēng)。當(dāng)燃料量不足，風(fēng)量增大時，會延長燃燒，導(dǎo)致火焰的中心位置上移，嚴(yán)重會使?fàn)t膛頂部以及高溫?zé)煹绤^(qū)的煙氣溫度超高，這會導(dǎo)致通過輻射吸熱的汽溫溫度也升高。所以要使火焰中心的高度在合理的范圍內(nèi)。保證過熱汽溫在合理的范圍內(nèi)（即汽溫波動不應(yīng)超過額定溫度的-10~+5℃），對火電廠鍋爐過熱器的安全與經(jīng)濟運行具有重大的意義，所以對于過熱汽溫的監(jiān)測顯得十分重要。要采取有效的措施盡可能的減少或避免過熱器的超溫問題，這樣才能使電廠鍋爐過熱器的壽命延長，能更好的為電廠鍋爐運行提供保障。4.3過熱器爆管問題的分析4.3.1過熱器爆管問題產(chǎn)生的原因根據(jù)對鍋爐過熱器的校核設(shè)計與運行的調(diào)查方面來看，鍋爐過熱器管子過熱膨脹斷裂的主要因素就是鍋爐受熱面的設(shè)計與布置不規(guī)范。因為我們很少對過熱器的實際運行做調(diào)研，缺少這方面的具體運行理論，由于在過熱器的校核設(shè)計中，存在很多我們無法避免的誤差，負(fù)荷波動時過熱器管壁的實時運行溫度與設(shè)計估算時的溫度存在很大的偏差，會使過熱器受熱面溫度超過了校核設(shè)計時預(yù)訂的準(zhǔn)確溫度導(dǎo)致過熱器過熱，長期不重視會導(dǎo)致爆管。另一方面，對過熱器設(shè)計過程中受熱面的布置方式與材質(zhì)有很大的關(guān)系。當(dāng)選擇過熱器受熱面時，本文選用的是鍋爐滿負(fù)荷發(fā)電，但是在實際運行中，鍋爐都是帶不滿負(fù)荷發(fā)電的，這會使得某些設(shè)計值得選取存在很大的誤差，這會使得鍋爐的吸熱量增多，而放熱量減少，會造成他的受熱面溫度升高較多，如果不及時調(diào)整燃燒配比，過熱器爆管事故將很有可能發(fā)生。雖然鍋爐過熱器系統(tǒng)的爆管是很難預(yù)防和控制的，但是我們可以根據(jù)其他方面的技術(shù)來對過熱器進行實施監(jiān)督，如果過熱器系統(tǒng)一直超溫，就要注意爆管的問題了，這就需要對它進行噴水降溫了，同時我們可以借鑒其他地方的設(shè)計與運行的標(biāo)準(zhǔn)，可以解決鍋爐過熱器設(shè)計中出現(xiàn)爆管問題，并能夠共同促進電廠過熱器的安全發(fā)展。因為過熱器是鍋爐的重要部件，如果鍋爐的設(shè)計生產(chǎn)沒有考慮到爆管問題，比如鍋爐的爐型沒有考慮到煤種的差異，爐膛的高度設(shè)計等等，都會使過熱器出現(xiàn)超溫爆管事故等等。同時，還要定期對鍋爐進行停機檢查與維護，主要的維護對象就是過熱器系統(tǒng)，如果長期運行不維護很肯能會引發(fā)過熱器一系列的問題，到最后出現(xiàn)爆管的事故。在鍋爐的制造工藝方面，焊接質(zhì)量不達標(biāo)、使用的材料厚度不足、焊接技術(shù)存在缺陷、鋼材型號選擇不當(dāng)、過熱器管材質(zhì)量不合格都會引發(fā)爆管事故[26]。雖然在爆管事故發(fā)生后可以對過熱器進行簡單的不停機維修，一般情況下都是將事故管進行封堵或替換，但是之后其他管道還會發(fā)生類似的爆管事故，并不能在設(shè)計與運行源頭上杜絕這個問題。因此，一旦再發(fā)生此類事故，還是會采用這樣的方法，屬于治標(biāo)不治本。為了根本節(jié)距這個問題，就需要對鍋爐的蒸汽煙氣運行系統(tǒng)進行全面的檢查，分析哪些部位容易超溫爆管，并根據(jù)涉及運行要求采取有針對性的解決對策，避免此部位長期過熱爆管。鍋爐給水系統(tǒng)中水質(zhì)含有較多的固體雜質(zhì)和鹵素也可能引起過熱器爆管。鍋爐的給水系統(tǒng)經(jīng)除氧器和汽包對工業(yè)用水的進一步凈化，進而進入到鍋爐中傳熱，但是除氧器和汽包也不能完全的將工業(yè)用水里面的雜質(zhì)和鹵素離子去掉。蒸汽進入管道后這些雜質(zhì)就會積聚在管道內(nèi)壁。同時過熱器想要提供準(zhǔn)確的蒸汽溫度就需要提供一定量的給水來進行減溫，如果減溫水的雜質(zhì)的含量過高，鹵素離子的濃度又較大，會使對流過熱器的管壁上常常會形成類似于鹽類的結(jié)晶。因為鹽粒和鹵素離子又有將強的金屬腐蝕能力。因此要避免使用這種減溫水，如果一定要用，也必修要裝備一些除鹽除垢裝備，能避免管壁逐漸變薄直至穿孔，導(dǎo)致爆管事故。這雖然增加了成本以及系統(tǒng)的復(fù)雜性，但保證了管道的安全性。4.3.2過熱器爆管問題的防治改進過熱器設(shè)計及制作工藝過熱器的設(shè)計的好壞取決于鍋爐運行的參數(shù)和煤質(zhì)的特性。我們要根據(jù)煤質(zhì)的特性，選擇合適的爐型，再根據(jù)爐型的大小選擇鍋爐容量，才能對過熱器系統(tǒng)進行選擇，這只是過熱器設(shè)計的開始，同時我們要借鑒過熱器的設(shè)計手冊，根據(jù)過熱器設(shè)計與校核計算工程中的數(shù)值進行分析與選擇，并在制造過程中嚴(yán)格把控質(zhì)量這一關(guān)，選用耐高溫經(jīng)濟性好的鋼材，并嚴(yán)格按照過熱器系統(tǒng)的設(shè)計進行安裝，避免因設(shè)計及制造安裝過程中出現(xiàn)問題而導(dǎo)致過熱器爆管事故的發(fā)生。制定鍋爐的運行調(diào)整對策制定鍋爐的運行調(diào)整對策是減少過熱器爆管問題的措施之一。具體調(diào)整對策如下:根據(jù)第三章過熱器的校核計算中所采用兩級減溫水按一定比例調(diào)節(jié)溫度。一級采用減溫水粗略調(diào)節(jié)法，二級采用減溫水精細調(diào)節(jié)法，可以有效保證減溫水分配比例滿足過熱器調(diào)溫的要求。（2）對煙氣側(cè)的排煙量和排煙溫度進行合理調(diào)整。因為蒸汽的吸熱是通過煙氣來實現(xiàn)的，為了保證蒸汽側(cè)的溫度不超溫導(dǎo)致爆管，就需要在鍋爐運行過程中，將煙氣側(cè)的溫度和流量控制在合理的范圍內(nèi)，保證蒸汽的吸熱量不超標(biāo)。（3）合理調(diào)整電站鍋爐燃燒風(fēng)量，避免風(fēng)量過大使過熱器超溫爆管。綜上所述，做好電站鍋爐的運行管理與監(jiān)控工作，可以大大減少過熱器爆管事故的發(fā)生。選擇水質(zhì)達標(biāo)的給水鍋爐給水對水質(zhì)的要求很高，如果其中雜質(zhì)過多當(dāng)、硬度過高、鹵素離子濃度過高時，會導(dǎo)致過熱器管道的熱腐蝕。要避免這方面的問題，對鍋爐給水的選擇就必須做好這幾個工作:（1）在就近的地點選擇采水水源時，要選擇上游的備選樣品點，這里的水質(zhì)雜質(zhì)較少，并對樣品點的水硬度和鹵素離子濃度進行采樣和檢測，選擇硬度較低，并且鹵素離子少的檢測點作為鍋爐減溫水。（2）如果就近選擇點的水質(zhì)雜質(zhì)較多、硬度較高、并且鹵素離子濃度高，為了使用這些水作為減溫水就需要購買給水凈化裝置，過濾掉多余雜質(zhì)，以降低水的硬度，同時將水中鹵素離子濃度降至較小的范圍內(nèi)。（3）定期檢查除鹽除垢情況。選擇給水凈化裝置，并不能消除雜質(zhì)鹵素離子，只能降低它們，所以就要對過熱器高溫的管壁內(nèi)部進行定期除鹽漬除渣。并對一些腐蝕嚴(yán)重的管道及時停止通氣，并及時更換。綜上所述，電廠鍋爐過熱器爆管事故發(fā)生的原因有很多，包括過熱器的設(shè)計與制造工藝、過熱器的運行與維護保養(yǎng)、過熱器減溫水的水質(zhì)等多方面。鍋爐過熱器管壁的超溫爆管嚴(yán)重影響著電廠鍋爐的安全，為了減少或避免爆管事故，需要在設(shè)計與運行方面對過熱器進行嚴(yán)格的分析。保證鍋爐在設(shè)計參數(shù)下運行，如果負(fù)荷有增減，要及時調(diào)整燃燒設(shè)置，保證過熱器能及時跟著鍋爐進行調(diào)節(jié)。對減溫水要進行嚴(yán)格檢測，避免水質(zhì)不達標(biāo)。認(rèn)真做好定期的維護與保養(yǎng)，定期對過熱器管道進行除鹽除渣。這對避免過熱器爆管問題有一定的參考價值，使鍋爐能夠安全經(jīng)濟的運行，這對電站的經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的意義。4.4過熱器積灰結(jié)渣問題的分析4.4.1過熱器積灰結(jié)渣問題產(chǎn)生的原因因為煤種的灰熔點低的特性，這使得過熱器在運行過程中如果不能及時吹灰會發(fā)生積灰現(xiàn)象，積灰如果不能及時清除會長期累積，最后在過熱器系統(tǒng)管壁上方結(jié)渣。這會對過熱器的管材產(chǎn)生影響并影響煙氣對過熱器的傳熱。因為鍋爐的選型也會對過熱器積灰有一定的影響。如果鍋爐的高度較高會使燃燒后的灰不能夠流入煙道中，從而集聚在過熱器的受熱面上。過熱器積灰結(jié)渣是鍋爐運行中普遍存在的問題，在運行過程中如果不注意會使過熱器因為積灰結(jié)渣造成管內(nèi)的蒸汽溫度過高，這對減溫水系統(tǒng)有很大的影響，會造成工質(zhì)的流失與損耗，這對電廠汽水系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟性具有一定的影響。在鍋爐的設(shè)計過程中，如果鍋爐的漏風(fēng)系數(shù)過