本文摘要：摘要：本文重點(diǎn)分析了電站鍋爐過(guò)熱器超溫爆管問(wèn)題，闡釋了鍋爐受熱面失效原理，根據(jù)流動(dòng)以及傳熱的特點(diǎn)，找出導(dǎo)致超溫爆管的根本原因，針對(duì)于超溫爆管提出具體解決措施。 關(guān)鍵詞：電站鍋爐;過(guò)熱器;超溫;爆管;成因 1超溫爆管的理論闡釋 超溫爆管通常情況下是
摘要：本文重點(diǎn)分析了電站鍋爐過(guò)熱器超溫爆管問(wèn)題，闡釋了鍋爐受熱面失效原理，根據(jù)流動(dòng)以及傳熱的特點(diǎn)，找出導(dǎo)致超溫爆管的根本原因，針對(duì)于超溫爆管提出具體解決措施。
關(guān)鍵詞：電站鍋爐;過(guò)熱器;超溫;爆管;成因
1超溫爆管的理論闡釋
超溫爆管通常情況下是金屬管壁的溫度工況高于允許溫度范圍內(nèi)，導(dǎo)致金屬管失去正常效果。探析造成超溫爆管的原因，應(yīng)從金屬管壁的壁溫入手。
公式(1)中展示了對(duì)金屬管壁壁溫造成影響的因素主要包括兩方面：一是蒸汽側(cè);二是煙氣側(cè)。根據(jù)傳熱學(xué)相關(guān)理論，影響金屬管壁壁溫的因素在于煙氣側(cè)的熱負(fù)荷q和蒸汽側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)α2。
2蒸汽側(cè)放熱系數(shù)α2對(duì)金屬管壁壁溫造成的影響
2.1物性參數(shù)B影響放熱系數(shù)α2的具體原因
觀察電站鍋爐能夠發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致過(guò)熱器溫度變化、蒸汽壓力的原因在于以下兩方面：
(1)如果負(fù)荷出現(xiàn)變化，那么電站鍋爐同一過(guò)熱器的壓力將伴隨溫度的變化而發(fā)生改變，負(fù)荷增加隨之帶動(dòng)溫度壓力的增大，壓力增大將導(dǎo)致B值上升，從而造成α2增大;反之壓力降低導(dǎo)致B值下降，α2降低。
(2)如果負(fù)荷相同，處于電站鍋爐各個(gè)部位的換熱器將呈現(xiàn)出P、T明顯不同的狀況，順著蒸汽流向P呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，T呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，所以導(dǎo)致B產(chǎn)生下降。這種狀況下將造成放熱系數(shù)α2降低，影響到對(duì)流換熱效果。
2.2流量影響放熱系數(shù)α2的具體方面
流量影響放熱系數(shù)α2有必要結(jié)合以下幾方面考慮。首先，分析運(yùn)行角度，負(fù)荷發(fā)生變化將導(dǎo)致放熱系數(shù)α2發(fā)生改變;其次，管屏間的流量分配也將影響到局部區(qū)域的放熱系數(shù)α2。
2.2.1負(fù)荷變化影響放熱系數(shù)α2的具體方面
外界負(fù)荷發(fā)生變化也將導(dǎo)致蒸汽流量發(fā)生一定改變，外界負(fù)荷一旦增加，過(guò)熱器的蒸汽質(zhì)量流量將隨之提高，α2也隨之增加。這種狀況下出現(xiàn)過(guò)熱器爆管現(xiàn)象，很大程度上是由于煙氣側(cè)的熱流密度q發(fā)生變化。(首先要將外部因素排除在外，例如異物堵塞等因素)
2.2.2流量分配影響α2的具體方面
2.2.2.1設(shè)計(jì)因素影響流量分配
當(dāng)金屬管內(nèi)流動(dòng)單相液體時(shí)，多種因素將會(huì)對(duì)并列管子間流量分配產(chǎn)生影響，導(dǎo)致流量分配不均勻。舉例來(lái)說(shuō)，聯(lián)箱連接方式的區(qū)別、并行管圈間重位壓頭的區(qū)別、管徑差異、查毒差異等因素。此外，吸熱不均也將直接造成流量分配不均。
2.2.2.3減溫水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不符合科學(xué)性影響流量分配
一些鍋爐再設(shè)計(jì)噴水減溫系統(tǒng)的過(guò)程中，通常采用一只噴水調(diào)節(jié)閥用于對(duì)一級(jí)噴水總量進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)兩個(gè)噴水回路。這種狀況下，當(dāng)左右兩側(cè)的燃燒工況、汽溫產(chǎn)生的偏差過(guò)大，將造成工質(zhì)變化不同、吸熱不均勻，從而影響到流量分配，減溫水系統(tǒng)不能通過(guò)調(diào)整左右側(cè)噴水實(shí)現(xiàn)兩側(cè)汽溫的平衡。
3煙氣側(cè)熱負(fù)荷q對(duì)金屬管壁壁溫造成的影響
3.1爐內(nèi)燃燒工況因素
爐內(nèi)燃燒工況發(fā)生變化具體是指運(yùn)行過(guò)程中爐內(nèi)煙氣動(dòng)力場(chǎng)以及溫度場(chǎng)出現(xiàn)偏移現(xiàn)象。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因包括人為因素和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素。
3.1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素
目前，在我國(guó)大容量鍋爐中通常采用四角布置切圓燃燒技術(shù)較為常見(jiàn)，當(dāng)爐內(nèi)煙氣在屏過(guò)底部位置依然存在殘余煙氣，煙氣旋轉(zhuǎn)將造成煙氣偏置、蒸汽場(chǎng)偏置現(xiàn)象。應(yīng)用右旋切圓燃燒技術(shù)，爐膛上部受到輻射的受熱面(分隔屏過(guò)熱器，后屏過(guò)熱器)，按照爐膛寬度方向工質(zhì)溫升呈現(xiàn)出左邊高、右邊低的現(xiàn)象，如果采用左旋切圓燃燒技術(shù)，則溫升特點(diǎn)恰恰相反。一旦汽水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不科學(xué)，將造成出口汽溫出現(xiàn)偏差，嚴(yán)重情況下會(huì)引發(fā)爆管。殘余旋流依然存在的情況下，煙氣速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、流量場(chǎng)均有可能出現(xiàn)偏差，這將導(dǎo)致各個(gè)受熱面熱流密度q隨之產(chǎn)生改變，對(duì)局部地區(qū)管子安全性造成隱患。
采用右旋切向燃燒方式，考慮到依然存在殘余旋流，將造成上爐膛左側(cè)氣室內(nèi)煙氣運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生較大阻力，導(dǎo)致左側(cè)氣室煙氣出現(xiàn)停滯狀態(tài)，或者與殘余旋流發(fā)生碰撞，產(chǎn)生煙氣渦流，造成左側(cè)煙氣充滿(mǎn)程度過(guò)大，對(duì)流換熱系數(shù)增強(qiáng)。這種情況下，一旦兩側(cè)輻射情況相等，左側(cè)熱負(fù)荷將明顯過(guò)高。左側(cè)受熱面的工作條件將進(jìn)一步惡化。
鍋爐水平煙道內(nèi)的對(duì)流過(guò)熱器受到屏區(qū)吸熱不均勻的影響，導(dǎo)致進(jìn)入對(duì)流煙道的煙溫并非一致，右邊溫度高、左邊溫度低，加之爐膛上部左右兩側(cè)氣流阻力不同，右側(cè)流向的煙氣流量增多，造成水平煙道內(nèi)沿著爐寬方向出現(xiàn)明顯的右高左低的熱負(fù)荷分布狀況，右側(cè)過(guò)熱器管子存在較大安全隱患。
3.1.2人為運(yùn)行因素
人為運(yùn)行因素是影響爐內(nèi)工況的重要因素之一。如果燃燒調(diào)整不當(dāng)，或者燃燒成分出現(xiàn)變化，都將影響到過(guò)熱器壁面熱負(fù)荷出現(xiàn)變化。當(dāng)燃料的低位發(fā)熱量提升，理論燃燒溫度以及爐膛出口煙溫隨之提升，造成爐膛結(jié)渣現(xiàn)象，導(dǎo)致過(guò)熱器壁溫?zé)嶝?fù)荷提升。燃料量不變的情況下，一旦增加水分，煙溫將隨之降低，煙氣體積迅速增大，造成過(guò)熱器出口汽溫增高。過(guò)熱器熱負(fù)荷明顯產(chǎn)生改變。
3.2高壓加熱器投入率因素
調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)大容量機(jī)組的高加投入率并不高，有些機(jī)組處于停運(yùn)狀態(tài)。一旦高壓加熱器停運(yùn)將導(dǎo)致鍋爐給水溫度隨之降低。運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，向300MW、600MW的機(jī)組投入高壓加熱器，將提高其水溫，停運(yùn)高加會(huì)對(duì)鍋爐負(fù)荷產(chǎn)生影響，為了使負(fù)荷不受影響，有必要增加燃料量。這種方式不僅增加了機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)增加過(guò)熱器熱負(fù)荷q，造成管壁超溫。高加的投入率偏低成為引發(fā)過(guò)熱器爆管的又一重要因素。
4結(jié)論
(1)導(dǎo)致超溫爆管最主要的原因是管壁的溫度工況，管外熱負(fù)荷q和管內(nèi)工質(zhì)的對(duì)流換系數(shù)α2是決定管壁溫度的重要因素。
(2)管內(nèi)對(duì)流放熱系數(shù)α2由管內(nèi)工質(zhì)流量決定，主要受到流量分配是否均勻、是否有異物阻塞、焊接指廊、減溫器設(shè)計(jì)等因素的影響。
(3)管外熱負(fù)荷q的設(shè)計(jì)必須考慮到均勻和穩(wěn)定的煙氣速度場(chǎng)、流量場(chǎng)和溫度場(chǎng)。高加的投入率也會(huì)對(duì)過(guò)熱器保管產(chǎn)生重要影響。
參考文獻(xiàn)：
[1]車(chē)暢，竇文宇，陳新中.超臨界電站鍋爐高溫過(guò)熱器爆管失效分析[J].金屬熱處理，2015，40(12)：189-193.
[2]趙華.基于電站鍋爐高溫過(guò)熱器超溫爆管問(wèn)題的研究[J].黑龍江科技信息，2013，(2)：90.
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