大型锅炉屏式过热器热力计算方法分析
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某660 MW锅炉低温过热器和后屏过热器长期高幅值超温分析及治理
No. 2 (Ser.227)Apr. 2021第2期（总第227期）2021年4月山西电力SHANXI ELECTRIC POWER某660 MW 锅炉低温过热器和后屏过热器长期高幅值超温分析及治理邵兴恩1,李前宇2,祝艳平1（1.岱海发电有限责任公司，内蒙古床城013750; 2.北京京能电力股份有限公司，北京100124）摘要：某锅炉进行了低氮燃烧器、节能减排综合升级改造，使锅炉运行工况偏离设计值较大，引起低温过热器、后屏过热器等受热面管壁严重超温。
通过对超温点、超温时间统计分析，提出了整改措施。
关键词：受热面；壁温；逻辑；氧量；风量中图分类号：TK223.3文献标志码：B文章编号：1671-0320（2021）02-0060-050引言也带来一些问题，尤其是存在锅炉低过和后屏长期某660 MW 发电机组，锅炉为亚临界、控制循环、一次中间再热汽包炉、直流燃烧器四角布置、切向燃烧、正压直吹式制粉系统，屏式过热器（以下简称“屏过”）布置在炉膛出口处,末级过热器（以下简 称“末过”）布置在炉膛折焰角上方，末级再热器（以下简称“末再”）位于水平烟道入口处。
锅炉设计煤种为准格尔烟煤。
2011年1月投入商业运营,2013年进行低氮燃烧器改造,2018年进行节能减排综合升级改造，机组容量由600 MW 增至660 MW,锅 炉的供汽参数由16.67 MPa/541七/539七提升至16.97 MPa/571七/569 °C 0 2013年低氮燃烧器改造、2018节能减排综合升级改造后，虽然660 MW 发电 机组的其他性能有所提高，节能减排效果明显，但收稿日期:2020-11-07,修回日期:2021-01-05作者简介:邵兴恩（1983）,男，山东泰安人,2007年毕业于华北电力大学热能与动力工程专业，工程师,从事火电厂运行管理 和技术研究工作；李前宇（1981）,男，江苏宿迁人,2005年毕业于清华大学 热能工程系动力工程与工程热物理专业，硕士，高级工程 师，从事动力工程及工程热物理方面的研究和电厂技术 管虹作；祝艳平（1971）,男，内蒙古赤峰人,2011年毕业于华北电 力大学热能与动力工程专业，工程师，从事电站锅炉运行管理工作。
600MW机组锅炉屏式过热器壁温测试及三维计算
２ Ｃｏ ｌｇｅｏ ｗｅ ｎ Ｍ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ Ｗ ｕ ａ ． ｌ ｅ ｆＰｏ ｒ ａ ｃ ａ ｉａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ， ｈ ｎ Ｕｎｉ ｅ ｓ ｔ Ｗ ｕ ａ ３ ０ ２， ｕ ｅ ｏ ｉ ｃ ， ｖ ｒ ｉｙ， ｈ ｎ ４ ０ ７ Ｈ ｂ ｉＰｒ ｖｎ ｅ ＰＲＣ
ｏＦ Ｂ Ｌ Ｒ Ｅ ＯＩ Ｅ ＱＵＩ ’Ｅ ０Ｒ ６ ０ Ｍ Ｗ ＮＩ Ｐ Ｄ Ｆ ０ Ｐ Ｕ Ｔ
ＸＵ ｉｈｕ ｎ ＰＡ Ｎ Ｈａ ｃ ａ ， Ｃｈｅ ｇ ＣＨ ＥＮＧ ｔａ ＺＨＡＮＧ ａ ｂ 。 ｎ ， Ｚｕ ｉｎ ， Ｌｉｎｇ ｏ
１ Ｈ ｅ ａ ｏ ｉｃａ ｅ ｔｉ Ｐｏ ｒＳ ｒ ｅ ＆ Ｄｅ ｉ ｎ ｔ ｕ ｅ Ｚｈ ｎ ｚ ｏ ５ ０７， ｎａ ｏ ｉ ｃ ， ． ｎ ｎＰｒ ｖｎ ｉｌＥｌｃ ｒ ｗｅ ｕ ｖ ｙ ｃ ｓｇｎＩ ｓｉ ｔ ， ｅ ｇ ｈ ｕ ４ ００ ｔ Ｈｅ ｎ Ｐｒ ｖｎ ｅ ＰＲＣ
热能基 础研究
ｗａ ｌ ． ｎｃ ｉ ｄ ｒｔ ｃ ｕ ａ ｅ ｙ ｕｎ ｅ ｓ ａ ｈｅｗａ ｌｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｓｒ ｂ ｉ ｎ ｏ ａ ｅ ｕ ｒ ｅ ｔ ｒ ｌｓ Ｈｅ ｅ，ｎ ｏｒ ｅ ｏ ａ ｃ ｒ ｔ ｌ ｄ ｒ ｔ ｎｄ ｔ ｌ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｄｉｔ ｉ ｕｔｏ ｎ ｐｌｔ ｎ ｓ ｐｅ ｈ ａ ｅ
２ ［ 中图分类号 ］ Ｔ Ｋ ２ ３
［ 文献标 识码 ］ Ａ
０１ ［ 章 编 号］ １ ０ — ３ ６ ２ １ ０６— ０ ３ —０４ 文 ０ ２ ３ ４（ ０ １）
［ ＯＩ编 号］ １ ． ９ ９ ｊｉｓ ． ０ ２—３ ６ ． ０ １ ０ ． １ Ｄ ０ ３ ６ ／．ｓ ｎ １ ０ ３４ ２１． ６０ ３ ＴＨＥ ＥＡＳ Ｍ ＵＲＥＭ ＥＮＴ ＴＥＳ ＡＮＤ ｒ Ｔ ｒＨＲＥＥ —ＤＩ ＥＮＳＩ 】 Ｍ ｏＮＡＬ ＣＡＬＣＵＬＡＴＩ ｏＮ ｏＦ ＡＬＬ —ＴＥＭ ＰＥＲＡＴＵＲＥ Ｗ ＦｏＲ ＰＬＡＴＥＮ ＵＰＥＲＨＥＡＴＥＲ Ｓ
ｏＦ Ｂ Ｌ Ｒ Ｅ ＯＩ Ｅ ＱＵＩ ’Ｅ ０Ｒ ６ ０ Ｍ Ｗ ＮＩ Ｐ Ｄ Ｆ ０ Ｐ Ｕ Ｔ
ＸＵ ｉｈｕ ｎ ＰＡ Ｎ Ｈａ ｃ ａ ， Ｃｈｅ ｇ ＣＨ ＥＮＧ ｔａ ＺＨＡＮＧ ａ ｂ 。 ｎ ， Ｚｕ ｉｎ ， Ｌｉｎｇ ｏ
１ Ｈ ｅ ａ ｏ ｉｃａ ｅ ｔｉ Ｐｏ ｒＳ ｒ ｅ ＆ Ｄｅ ｉ ｎ ｔ ｕ ｅ Ｚｈ ｎ ｚ ｏ ５ ０７， ｎａ ｏ ｉ ｃ ， ． ｎ ｎＰｒ ｖｎ ｉｌＥｌｃ ｒ ｗｅ ｕ ｖ ｙ ｃ ｓｇｎＩ ｓｉ ｔ ， ｅ ｇ ｈ ｕ ４ ００ ｔ Ｈｅ ｎ Ｐｒ ｖｎ ｅ ＰＲＣ
热能基 础研究
ｗａ ｌ ． ｎｃ ｉ ｄ ｒｔ ｃ ｕ ａ ｅ ｙ ｕｎ ｅ ｓ ａ ｈｅｗａ ｌｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｓｒ ｂ ｉ ｎ ｏ ａ ｅ ｕ ｒ ｅ ｔ ｒ ｌｓ Ｈｅ ｅ，ｎ ｏｒ ｅ ｏ ａ ｃ ｒ ｔ ｌ ｄ ｒ ｔ ｎｄ ｔ ｌ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｄｉｔ ｉ ｕｔｏ ｎ ｐｌｔ ｎ ｓ ｐｅ ｈ ａ ｅ
２ ［ 中图分类号 ］ Ｔ Ｋ ２ ３
［ 文献标 识码 ］ Ａ
０１ ［ 章 编 号］ １ ０ — ３ ６ ２ １ ０６— ０ ３ —０４ 文 ０ ２ ３ ４（ ０ １）
［ ＯＩ编 号］ １ ． ９ ９ ｊｉｓ ． ０ ２—３ ６ ． ０ １ ０ ． １ Ｄ ０ ３ ６ ／．ｓ ｎ １ ０ ３４ ２１． ６０ ３ ＴＨＥ ＥＡＳ Ｍ ＵＲＥＭ ＥＮＴ ＴＥＳ ＡＮＤ ｒ Ｔ ｒＨＲＥＥ —ＤＩ ＥＮＳＩ 】 Ｍ ｏＮＡＬ ＣＡＬＣＵＬＡＴＩ ｏＮ ｏＦ ＡＬＬ —ＴＥＭ ＰＥＲＡＴＵＲＥ Ｗ ＦｏＲ ＰＬＡＴＥＮ ＵＰＥＲＨＥＡＴＥＲ Ｓ
475t／h CFB锅炉屏式过热器超温问题的分析
ｖ ｎ ｖ ｒ ｅ ｔｎ ｓ ｐ ｔｆ ｒ ｒ ｎ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｉ ｅ ｍｓ ｏ ｐ ｒ ｔｏ ｎ ｔｕ ｔ ｒ ｅ ｏ ａｉｎ， ｎ ａ ｃ ｅ ｔｏ ｅ ｈ ａｉ ｇ ｉ ｕ ｏ ｗａ ｄ ｉ ｈ ａ ｅ ｎ ｔｒ ｆｏ ｅ ａｉ ｎ ａ ｄ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｒ ｎ ｖ ｔｏ ｅ ｈ ｎ －
维普资讯
第 ４期
２ｏ ０ ８年 ７月
锅
炉
制
造
Ｎｏ ４ ．
ＢＯＩ ＬＥＲ Ｍ ＡＮＵＦ ＡＣＴＵＲＩ ＮＧ
Ｊ １２ ０８ ｕ．０
文章 编 号 ：Ｎ ３—１４ （ ０ ８ ０ ０ １ ０ Ｃ２ ２ ９ ２０ ）４— ０ １— ４
４ ５ｔｈＣ Ｂ锅 炉 屏 式 过 热 器 超 温 问 题 的 分 析 ７ ／ Ｆ
ｙ ｉ ｆｔ ｅ ｍａ ｎ ｃ ｕ ｅ ｆｏ ｅ ｈ ａ ｉ ｇ ｐ ｏ ｌｍ ． ｎ ｖ ｅ ｏ ｈ ａ ｓ ｓ，ａ ｔｃ ｎ ｃ ｌｍ ｅ ｓ ｒ ｏ ｐ ｅ ｓｓｏ ｈ ｉ ａ ｓ ｓｏ ｖ ｒ ｅ ｔｎ ｒ ｂ ｅ Ｉ ｉｗ ｆｔ ｅ ｃ ｕ ｅ ｅ ｈ ｉ ａ ａ ｕ ｅ ｔ ｒ －
屏 过热段 和 高 温 过 热 器 之 间 布 置 二 级 喷 水 减 温
收 稿 日期 ：０ ８— ５一ｌ ２０ ０ ２
作者简介： 祁晓锋（ ９ 一） 男 ， 苏， １８ ， 江 景德镇 陶瓷学院热能与动力工程专 业毕业 ， 学学位 ， 正攻 读景德 镇陶瓷 学院热 能与动力 工 工 现
ｅ ｉｇ ｔ ｅ ｏ ｅ ａｉ ｎ ｅ ｃｅ ｃ ｆＣＦＢ ｂ ｉｅ ． ｓｎ ｈ ｐ ｒ ｔ ｆ ｉｎ ｙ ｏ ｏ ｉ ｏｌ ｒ Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｙ ｗｏ ｄ ＣＦＢ ｂ ｉｅ ； ａ ｅ ｕ ｒ ｅ ｔｒ； ｖ ｒ ｅ ｔｎ ｏ ｌｒ ｐ ｎ ｌｓ ｐｅ ｈ ａ ｅ ｏ ｅ ｈ ａｉ ｇ
锅炉设计基础
如结构设计不能避免时，在管孔周围60mm(若 管孔直径大于60mm，则取孔径值)范围内的焊 缝经射线探伤合格，且焊缝在管孔边缘上不存 在夹渣，并对开孔部位的焊缝内外表面进行磨 平和将受压部件整体热处理后，方可在环向焊 缝上开胀接管孔;
锅炉设计基础
b.集中下降管的管孔不得开在焊缝上。其 他焊接管孔亦应避免开在焊缝上及其热 影响区。如不能避免时，在管孔周围 60mm(若管孔直径大于60mm，则取孔径 值)范围内的焊缝经射线或超声波探伤合 格，并且焊缝在管孔边缘上不存在夹渣， 管接头焊后经热处理消除应力的情况下， 方可在焊缝上及热影响区开孔。
– 1.扶梯和平台的布置应保证操作人员能顺利通向需 要经常
– 2.扶梯和平台应防滑，平台应有防火设施。 – 3.扶梯、平台和需要操作及检查的炉顶周围，都应
有铅直高度不小于1000mm的栏杆、扶手和高度不 小于80mm的挡脚板。 – 4.扶梯的倾斜角度以45°- 50°为宜。如布置上有困 难时，倾斜角度可以适当增大。
（14）装有可分式铸铁省煤器的锅炉， 宜采用旁路烟道或其他有效措施，同时 应装设旁通水路。装有不可分式省煤器 的锅炉，应装设再循环管或采取其他措 施防止锅炉启动点火时省煤器烧坏;
锅炉设计基础
（15）膜式水冷壁鳍片与管子材料的膨 胀系数应相近，鳍片宽度应保证鳍片各 部分在锅炉运行中的温度不超过所用材 的许用温度;
锅炉设计基础
锅炉设计基础
一、概述 1、锅炉设计的几个主要方面 （ 1 ）锅炉结构设计 （ 2 ）锅炉燃烧系统设计 （ 3 ）锅炉燃烧计算 （ 4 ）锅炉热力计算 （ 5 ）管壁温度计算 （ 6 ）锅炉强度计算 （ 7 ）锅炉水动力计算（含流动阻力计算） （ 8 ）锅炉空气动力计算
膛的空气量均大于理论空气量，其比值称为 过量空气系数。一般取1.2左右，根据燃料特 性选取。
锅炉设计基础
b.集中下降管的管孔不得开在焊缝上。其 他焊接管孔亦应避免开在焊缝上及其热 影响区。如不能避免时，在管孔周围 60mm(若管孔直径大于60mm，则取孔径 值)范围内的焊缝经射线或超声波探伤合 格，并且焊缝在管孔边缘上不存在夹渣， 管接头焊后经热处理消除应力的情况下， 方可在焊缝上及热影响区开孔。
– 1.扶梯和平台的布置应保证操作人员能顺利通向需 要经常
– 2.扶梯和平台应防滑，平台应有防火设施。 – 3.扶梯、平台和需要操作及检查的炉顶周围，都应
有铅直高度不小于1000mm的栏杆、扶手和高度不 小于80mm的挡脚板。 – 4.扶梯的倾斜角度以45°- 50°为宜。如布置上有困 难时，倾斜角度可以适当增大。
（14）装有可分式铸铁省煤器的锅炉， 宜采用旁路烟道或其他有效措施，同时 应装设旁通水路。装有不可分式省煤器 的锅炉，应装设再循环管或采取其他措 施防止锅炉启动点火时省煤器烧坏;
锅炉设计基础
（15）膜式水冷壁鳍片与管子材料的膨 胀系数应相近，鳍片宽度应保证鳍片各 部分在锅炉运行中的温度不超过所用材 的许用温度;
锅炉设计基础
锅炉设计基础
一、概述 1、锅炉设计的几个主要方面 （ 1 ）锅炉结构设计 （ 2 ）锅炉燃烧系统设计 （ 3 ）锅炉燃烧计算 （ 4 ）锅炉热力计算 （ 5 ）管壁温度计算 （ 6 ）锅炉强度计算 （ 7 ）锅炉水动力计算（含流动阻力计算） （ 8 ）锅炉空气动力计算
膛的空气量均大于理论空气量，其比值称为 过量空气系数。一般取1.2左右，根据燃料特 性选取。
锅炉整体热力计算和壁温计算
一、锅炉整体热力计算1 计算方法本报告根据原苏联73年颁布的适合于大容量《电站锅炉机组热力计算标准方法》，进行了锅炉机组的热力计算和中温再热器及低温过热器出口垂直段管壁金属温度计算，计算报告中所选取的有关计算参数和计算式均出自该标准的相应章节。
对所基于的计算方法的主要内容简述如下。
锅炉的整体热力计算为一典型的校核热力计算，各个受热面及锅炉整体的热力计算均需经过反复迭代和校核过程，全部热力计算过程通过计算机FORTRAN5.0高级语言编程计算完成。
管壁温度计算分别通过EXCEL 和FORTRAN5.0完成。
1．1锅炉炉膛热力计算所采用的计算炉膛出口烟气温度的关联式为：式中，M —考虑燃烧条件的影响，与炉内火焰最高温度点的位置密切相关，因此，取决于燃烧器的布置形式，运行的方式和燃烧的煤种； T ll —燃煤的理论燃烧温度，K ； Bj —锅炉的计算燃煤量；kg/h 。
1．2锅炉对流受热面传热计算的基本方程为传热方程与热平衡方程除炉膛以外的其它受热面的热力校核计算均基于传热方程和工质及烟气侧的热量平衡方程。
计算对流受热面的传热量Q c 的传热方程式为：式中，CV B T F M T cpjj a ︒--+ψ⨯=2731)1067.5(6.031111111"11ϕϑKgKJ Bjt KH Q c /∆=H —受热面面积；⊿t —冷、热流体间的温压， 热平衡方程为：既：烟气放出的热量等于蒸汽、水或空气吸收的热量。
烟气侧放热量为：工质吸热量按下列各式分别计算。
a ．屏式过热器及对流过热器，扣除来自炉膛的辐射吸热量Q fb ．布置在尾部烟道中的过热器、再热器、省煤器及直流锅炉的过渡区，按下式计算：2 计算煤种与工况2.1 计算煤质表1 设计煤质数据表(应用基)2.2 计算工况本报告根据委托合同书的计算要求，分别计算了两种不同的工况。
计算工况一 —— 设计工况计算（100％负荷）根据表1中的设计煤质数据，各设计和运行参数均按《标准》推荐的数据选取。
锅炉原理-第七章锅炉传热计算
第十章 锅炉传热计算
炉膛传热计算 ❖ 炉膛传热原理 ❖ 炉膛黑度计算 ❖ 炉膛受热面的辐 射特性 ❖ 炉膛传热计算方 法 ❖ 炉膛结构和热负 荷分布
对流受热面计算 ❖ 传热特点 ❖ 传热计算 ❖ 传热系数 ❖ 积灰污染对传热的 影响 ❖ 温压计算 ❖ 受热面布置和计算
炉膛传热原理
炉膛辐射传热特点
炉膛传热过程 ➢ 燃烧与传热—动态过程
炉膛热负荷分布
沿炉高某段的平均热负荷：qfi＝ηgqf kw/m2 炉膛各侧壁的平均热负荷：qfb＝ηbqf kw/m2 当炉膛出口为屏式受热面时，考虑屏间烟气向炉 膛的反辐射，炉膛出口截面的热负荷为：qfp＝βqfi kw/m2
对流受热面传热特点
对流受热面中同时存在对流和辐射传热，但对 流传热的份额大，故采用对流传热的计算公式， 在传热系数中同时计及辐射传热因素。
炉膛结构和热负荷分布
炉膛结构
➢ 燃料对炉膛尺寸的影响。 燃料不同炉膛尺寸由小到大依次为：天然气、油、
煤粉。 煤种不同：烟煤挥发分高，易于着火和燃烧，炉
膛尺寸相对小些； 褐煤水分多，烟气容积大，炉膛容积要求较大； 无烟煤挥发分少，着火和燃尽困难，除了燃烧器
采用稳焰措施，还要延长在炉膛的停留时间。
炉膛结构和热负荷分布
➢ 炉壁的表面温度为Tb，黑度为ab，面积为同侧炉 墙的面积
炉膛传热原理
炉膛辐射传热公式
物理、数学模型
➢ 通过以上假定，炉膛传热计算就简化为两个互 相平行的无限大平面间的辐射传热。根据斯蒂 芬—波尔兹曼定律，可得：
辐射传热方程式： BjQf asFb0 Th4y Tb4
系统黑度：
as
污染系数
ψ、x、ζ关系 ψ＝xζ （该式只在当水冷壁管的s/d〉1、水冷壁管表 面受到污染、管壁为非黑体时才成立。）
炉膛传热计算 ❖ 炉膛传热原理 ❖ 炉膛黑度计算 ❖ 炉膛受热面的辐 射特性 ❖ 炉膛传热计算方 法 ❖ 炉膛结构和热负 荷分布
对流受热面计算 ❖ 传热特点 ❖ 传热计算 ❖ 传热系数 ❖ 积灰污染对传热的 影响 ❖ 温压计算 ❖ 受热面布置和计算
炉膛传热原理
炉膛辐射传热特点
炉膛传热过程 ➢ 燃烧与传热—动态过程
炉膛热负荷分布
沿炉高某段的平均热负荷：qfi＝ηgqf kw/m2 炉膛各侧壁的平均热负荷：qfb＝ηbqf kw/m2 当炉膛出口为屏式受热面时，考虑屏间烟气向炉 膛的反辐射，炉膛出口截面的热负荷为：qfp＝βqfi kw/m2
对流受热面传热特点
对流受热面中同时存在对流和辐射传热，但对 流传热的份额大，故采用对流传热的计算公式， 在传热系数中同时计及辐射传热因素。
炉膛结构和热负荷分布
炉膛结构
➢ 燃料对炉膛尺寸的影响。 燃料不同炉膛尺寸由小到大依次为：天然气、油、
煤粉。 煤种不同：烟煤挥发分高，易于着火和燃烧，炉
膛尺寸相对小些； 褐煤水分多，烟气容积大，炉膛容积要求较大； 无烟煤挥发分少，着火和燃尽困难，除了燃烧器
采用稳焰措施，还要延长在炉膛的停留时间。
炉膛结构和热负荷分布
➢ 炉壁的表面温度为Tb，黑度为ab，面积为同侧炉 墙的面积
炉膛传热原理
炉膛辐射传热公式
物理、数学模型
➢ 通过以上假定，炉膛传热计算就简化为两个互 相平行的无限大平面间的辐射传热。根据斯蒂 芬—波尔兹曼定律，可得：
辐射传热方程式： BjQf asFb0 Th4y Tb4
系统黑度：
as
污染系数
ψ、x、ζ关系 ψ＝xζ （该式只在当水冷壁管的s/d〉1、水冷壁管表 面受到污染、管壁为非黑体时才成立。）
超临界锅炉屏式过热器受热面超温原因分析及对策
２ 屏 式 过 热 器 超 温 原 因分 析
经过 现 场试 验 和数 据分 析 ， 为 屏 式 过热 器 超 认
温 的主要 原 因如下 ：
控 制 逻辑 决定 一次 风量偏 大 必然 会造 成二 次风量 偏
低 ， 而使燃 烧 器 区域 缺 氧燃烧 。 从 （ ） 次风 量 测 量 装 置 不 准 ， 炉 总 风 量 计 算 ４二 锅 逻 辑 不合理 。长期运 行 发现 ， 锅 炉二 次风 测量 装 １ 置 测量 结果 比实 际偏 大 。在 同样 负荷 和入炉 煤质情
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
关键词 ： 临界 ； 超 超温 ； 火焰 中心 ； 燃烧调整
中 图 分 类 号 ：Ｋ ２ ． ２ Ｔ ２３３ 文 献 标 志 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：６ ４—１５ （ ００ ０ ０ １ ０ １７ ９ １ ２ １ ）５— ０ ６— ２
Ｏ 引言
安徽 华 电 宿 州发 电 有 限 公 司 一 期 工 程 为 ２台 ６ ０ＭＷ 超 临界 燃煤 机组 ， 炉 由东 方锅 炉厂 设计 制 ０ 锅 造 ， 有 ６台 Ｚ Ｍ１ ３型 中速 磨煤 机 ， 台磨炼 机设 配 Ｇ １ 每
１ 屏式过热器超温情况
安徽华 电宿 州 发 电有 限公 司 １锅 炉 大 修 结 束
后 ， ３０Ｍ 至 ５ ０ 在 ５ Ｗ ２ 升负荷过程 中 ， ＭＷ 尤其 是启 动 上层磨煤机 后 ， 式 过 热器 出 口 Ａ Ｂ两侧 存 在 着 明 屏 ／ 显 的汽温偏差 ， Ａ侧 汽温 明显偏 高 ， 在减 温 水全 开 的
前各 台磨 煤机 的 出粉 细度见 表 ２ 。
表 ２ 调 整 前 各 台磨 煤 机 的 出粉 细 度
磨 煤 机 调整 前 分离 器 挡 板 开 度
230吨锅炉屏式过热器热力计算
热力计算 入口烟温 入口烟气焓 屏区对流传热 θ' I' Q
fh
℃ kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg ℃ ℃ K kJ/kg kJ/kg kJ/kg
炉膛出口烟温 查焓温表 假定后复校 假定后复校 I'-(Q+Qfh)/ψ 查焓温表 1/2(θ'+θ") θ+273 假定后复校 假定后复校 Q-ΔQd-ΔQn
（5）炉内传热数据 炉内屏区辐射热流 考虑反向辐射的系数 屏区改正辐射强度 计算煤耗量 保热系数 屏入口辐射热 qf β qfp Bj ψ Qf kJ/kg qfpH'f/Bj Kw/m2 — Kw/m2 kg/s 给定 θ=1127,从图11-17取得 βqf 95.37 0.96 91.5552 7.153 0.995 871
℃ ℃ kJ/kg % kg/s ℃ kJ/kg kJ/kg ℃ ℃ ℃ kJ/kg % ℃ ℃ kJ/kg % %
θ"-t" 1/2(Δtx+Δtb) HΔtk/Bj×103 (Qd-Qch)/Qd×% (230t-12t)*1000/3600(12t减温蒸汽流量) 查上表 查蒸汽表（P=10.79MPa） I'd+BjΔQd/Dd 查蒸汽表（P=10.79MPa） 1/2×(t'd+t"d) θ-td HdΔtdk/（Bj×103） (ΔQd-ΔQchd)/ΔQd×% 给定 θ-t's HsΔtsk/（Bj×103） (ΔQs-ΔQchs)/ΔQs×% Q-(Qch+ΔQchd+ΔQchs)/Q
小温差 温压 屏本身对流传热量 屏本身传热误差 顶棚过热器附加受热面蒸汽流量 顶棚入口蒸汽温度 顶棚入口蒸汽焓 顶棚出口蒸汽焓 顶棚出口蒸汽温度 顶棚蒸汽平均温度 温压 顶棚蒸汽附加受热面吸热 误差 水冷壁附加受热面工质温度 温压 水冷壁附加受热面吸热量 误差 总误差
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ｆ＇ ｈｐ
７
３ 均计入 法 即在入口处计及 那
么在出口也计入
３
４
５ 式中Ｑｆｈ＇ｐ 按
２
式计算
而
Ｑ
ｆ＇＇ ｈｐ
应按下式计算
Ｑ
ｆ＇＇ ｈｐ
Ｑ
ｆ＇ ｈｐ
１－ａ
ϕｐ
８
关于屏间烟气向屏后辐射的热量 Ｑ ｐ ｈ 也有
两种处理方法
１ 传统方法 即认为该辐射热来自从炉
膛的辐射热 校核的热量 Ｑｐｑｄ 为下式
Ｑｐｑｄ ϕ Ｉ＇ｈｐ－Ｉ＇＇ｈｐ
Abstract： Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｈｅｒｍａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｌａｔｅｎ ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ ｉｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ａｎｄ ａ ｍｏｒｅ ｓｔｒｉｃｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｌａｔｅｎ ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ ｂｒｏｕｇｈｔ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｎｏｔ ｅｘａｃｔ ｉｎ ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ ｎｏｔ ｆａｖｏｒａｂｌｅ ｔｏ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ． Key words: Boiler Platen superheater Thermal Calculation
由炉膛的热力计算可得炉膛的出口烟温 炉膛的
平均热负荷
ｑ
ｐｊ １
计及热负荷沿炉膛高度的不均
匀
ｈｐ
可
得出炉
膛
辐射
给
屏的热量
Ｑ
ｆ＇ ｈ
ｐ
Ｑ ｆ＇ｈｐ＝
ｈｐｑ
１ｐｊＡ
ｆ＇ ｈｐ
２
Ａ
ｆ＇ ｈｐ
为屏进口面积
那么进入屏区的热量就由
两部分
Ｑ
ｆ＇ ｈｐ
Ｉ＇ｈｐ，Ｉ ＇ｈｐ 为屏区的进口烟焓
由于
收稿日期 ２０００－０７－２０
参考文献
［ １ ］ 锅炉机组热力计算标准． 机械工业出版社 １９７６． ［ ２ ］ 赵翔 任有中．锅 炉课程设计 水利电力出版社 １９９１． ［ ３ ］ 陈学俊 陈听宽．锅 炉原理 机械工业出版社 １９８１． ［ ４ ］ 田子平．大 型锅炉装置及原理 上海交通大学出版社 １９９７． ［ ５ ］ 冯俊凯 沈幼庭．锅 炉原理及计算 科学出版社 １９９２． ［ ６ ］ 天然气锅炉． 科学技术出版社重庆分社 １９７７． ［ ７ ］ 燃油锅炉燃烧设备及运行． 水利电力出版社 １９７６．
热量 所以屏区的总吸热量应为
Ｑｐｑ ϕ Ｉ＇ｈｐ－Ｉ＇＇ｈｐ －Ｑｐｈ
Ｑ
ｆ＇ｈｐ－Ｑ
ｆ ＇＇ ｈｐ
６
与 ３ 相比 从形式上看似乎两者没有差别
但前者用传热方程校核的热量为 ϕ Ｉ＇ｈｐ－Ｉ＇＇ｈｐ 而后者所校核的热量是 ϕ Ｉ＇ｈｐ－Ｉ＇＇ｈｐ －Ｑｐｈ 如果 屏式过热器吸热量变化不大 那么两种不同的处
身的结构等因素使得屏区传热过程为锅炉受热
面中最复杂的一个
在炉膛的热力计算中将炉膛的几何空间视
为由不同物理性质的表面形成的一包敷空间 大
多数情况下屏式过热器烟气进口平面作为炉膛
的出口 因此对屏的灰污系数 ｃｈ要引入改正系 数 以修正由于屏间烟气对炉膛的反向辐射
造成的影响
ｃｈ
１
与燃料性质及炉膛出口烟温有关 见图１［５ ］
ｈｐｑｌｐｊＡ
ｆ＇ ｈｐ
１－ａ
ϕｐ
这样由
３
式
所得出的屏区吸收的炉膛辐射热就有所减少 既
然Ｑ
ｆ
＇ｈ＇ｐ来自Ｑ
ｆ＇ ｈｐ
那么屏所接受的炉膛辐射热就
应该是相同基准下的两项之差 否则由于 的
修正不严格 将会使屏式过热器的计算吸热量比
实际吸热量偏低 对煤粉炉 值一般大于０．９５ 所
以对煤粉锅炉影响不是特别明显 而对于燃油 燃
从上面的比较可以看出 对一般煤粉炉而 言 由于 值相对较大 因此对屏的吸热量影响 不是很大 但从物理意义上看 作者提出的不计
的方法更严格 对带屏式过热器的燃油 燃气 锅炉而言 由于 值较小 对屏的吸热量将有 一定影响 至于 Ｑｐｈ 的处理方法 作者认为［ ５ ］的 观点较为严密 并且所得结果对过热器的安全 有利
屏出口汽温／
４５１ ４５１．６ ４５１
传统方法 来自屏间烟气焓降
表 ２ 煤粉锅炉 Ｑ ｐｈ 的两种处理方法比较
屏出口烟温／
屏总吸热量／ｋＪ／ｋｇ
９９６
１４９１
９９０
１５４０．５
屏出口汽温／
４５１ ４５４
下面以 ４００ｔ／ ｈ 锅炉为例对 的 ３ 种处理方 法作一比较 比较时误差均控制为相同值 同时 对屏间烟气向屏后辐射的热量 Ｑ ｐ ｈ 的两种处理 方法也作一对比 表 １ 为煤粉炉 的三种处理 方法比较 表 ２ 为煤粉炉 Ｑ ｐｈ 的两种处理方法的 比较
气炉炉膛出口烟温一般为１３００ １４００ ［ ６，７ ］ 从
图 １ 可知其值为 ０．６５ ０．４ 因此 的处理将会
对燃油 燃气锅炉的屏式过热器产生较大影响
另外对 Ｑ ｐｈ 的处理有两种不同的处理方法 传统 方法中［ １ ］如上文描述 将该项作为炉膛辐射热穿
过屏的一部分 文献［ ５ ］则是把它作为 ϕ Ｉ＇＇ｈｐ－ Ｉ＇＇ｈｐ 的一部分 作者认为这样更合理一些 因为 从该项的意义上看它应该是屏间烟气所释放的
ａ
Ａ
ｆ＇ ｈｐ
Ａ
ｆ＇＇ ｐ
Ｂｊ
Ｉ ｈｐ Ｉ ＇＇ｈｐ
ｑ
ｐｊ ｌ
Ｑ
ｆ＇ ｈｐ
Ｑ
ｆ＇ ＇ ｈｐ
Ｑ ｐｈ
Ｑ ｐｑ
Ｑ ｐｑ ｄ Ｔ ｐｊ
ϕ ϕｐ
ｃｈ ｒ
ｈｐ
符号说明 烟气黑度 后屏进口面积 ｍ２ 后屏出口面积 ｍ２ 计算燃料量 ｋｇ／ｓ 后屏进口烟焓 ｋＪ／ｋｇ 后屏进口烟焓 ｋＪ／ｋｇ 炉膛平均热负荷 ｋＪ／ｋｇ．ｍ２ 炉膛辐射到后屏进口的热量 ｋＪ／ｋｇ 穿过后屏的炉膛辐射热 ｋＪ／ｋｇ 屏间烟气向屏后的辐射热 ｋＪ／ｋｇ 屏区的吸热量 ｋＪ／ｋｇ 屏区的对流吸热量 ｋＪ／ｋｇ 屏间烟气的平均温度 考虑屏间烟气反向辐射的改正系数 保热系数 后屏进口对出口的穿透角系数 屏的灰污系数 燃料特性系数 沿炉膛高度的热负荷不均系数
第 ３１ 卷第 １２ 期 ２０第００１年２ 期１２ 月
锅炉技术 樊保国等 大Ｂ Ｏ型Ｉ锅Ｌ Ｅ炉Ｒ屏 式Ｔ Ｅ过Ｃ Ｈ热Ｎ器Ｏ Ｌ热Ｏ力Ｇ Ｙ计算方法分析
ＶＯＬ．３１，ＮＯ．１２ Ｄｅｃ．， ２１０００
大型锅炉屏式过热器热力计算方法分析 Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐｌａｔｅｎ Ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ
理方法就会引起屏出口烟焓 Ｉ＇＇ｈｐ的差别 将对以 后的受热面的计算造成影响
１．３ 不同计算方法的比较
综上所述 关于改正系数 有 ３ 种不同处
理方法
１ 即传统方法 按 ３ ４ ５ 式计算
２ 不计 法 即考虑到炉内计算中已经
计及
因此在Ｑ
ｆ＇ ｈｐ
中不再计入
３
４
５
式中
Ｑ
ｆ＇ ｈｐ
为
Ｑ
ｆ＇ ｈｐ
ｈｐｑ
ｌｐｊＡ
０ 前言
众所周知 锅炉的热力计算是锅炉设计和校
核的主要内容 现今我国通用的计算方法基本是
依据原苏联热工研究院制定的 锅炉热力计算标
准
１９７３ 年标准
该标准的引入对我国锅炉
工业的发展起了重要的作用 由于屏式过热器处
在高温烟气区 它吸收的热量一部分来自炉膛的
辐射热 一部分来自流过自身的烟气所释放的热
量 在传统的计算方法中 考虑到屏区的烟气对
２
锅炉技术
第 ３１ 卷
图 １ 炉膛与屏分界面灰污系数的改正系数 １－固体燃料 ２－液体燃料 ３－气体燃料
屏区的特殊结构 炉膛辐射给屏以及屏间烟气释
放出的热量并没有全部落在屏区受热面上 一部
分要穿过屏区落到屏后的受热面 如图 ２ 所示
图中 Ｉ＇＇ｈｐ 为屏出口烟焓
Ｑ
ｆ ｈｐ
为炉膛辐射给屏而
穿过的部分 Ｑ ｈｐ 为屏间烟气辐射热穿过屏的部
分 按传统方法屏区吸收的热量为
Ｑｐｑ ϕ Ｉ＇ｈｐ－Ｉ＇＇ｈｐ
Ｑ ｆｈ＇ｐ－Ｑ ｆ＇ｈｐ＇
３
Ｑ
ｆ＇＇ ｈｐ
Ｑ ｆｈ＇ｐ
１－ａ
ϕｐ／
＋Ｑｐｈ
４
Ｑ ｐｈ ５．６７ １０－１１ａ Ａ ｐｆ＇＇Ｔ ４ｐｊ ｒ／Ｂｊ
５
式中 ａ 屏间烟气黑度
ϕｐ 屏入口对出口的角系数
Ａ ｆｐ＇＇ 屏出口面积
Ｔ
４ ｐｊ
屏间平均烟温
炉膛的反向辐射 对来自炉膛的辐射热引入一改
正系数 ［ １ ４ ］ 然而 的应用以及对各项热量
的处理却带来了计算的不严格 以下先对传统的
计算方法作一简介
１ 屏式过热器的热力计算方法
１．１ 传统的计算方法 屏式过热器 后屏 区一般由几个不同性质
的受热面组成 屏区的上部是低温顶棚过热器
屏区的两侧为水冷壁 屏区由于所处的位置 本
ｒ 燃料特性系数
Ｂｊ 计算１．２ 问题的提出
从以上的介绍可以看出 实际上在计算炉膛
的热负荷时对炉膛出口的灰污系数已经作了修
正 即引入了 而在计算屏吸收炉内的辐射热
时再次引入 的修正 但对于炉膛经屏辐射到
屏后的热量中
的影响又消失了
即
Ｑ
ｆ＇ ｈｐ