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，
C
V B T F M T cpj
j a ︒
--+ψ⨯=
2731
)1067.5(
6.03
11
11111
"
11ϕϑKg
KJ Bj
t 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 f
b ．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。

计算工况二 ——设计工况计算(70%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。

Kg
KJ
I I Q T
f d )
(0
1"'-∆+-=αϕKg
KJ Q i i B D
Q f j
d --=
)'"(Kg
KJ
i i B D
Q j
d )'"(-=
d
c Q Q =
3 热力计算结果
计算结果表明：
（1）工况一：按设计煤种和设计条件进行的的计算结果与原设计计算的结果比较接近。

（2）工况二：当负荷为70％时，计算结果与原设计计算的结果比较接近。

各工况的详细计算过程见本报告的《整体热力计算结果附表1—19》
二、锅炉高温过热器和高温再热器壁温计算结果
1 壁温计算方法
锅炉管壁金属温度的计算亦是根据原苏联73年锅炉机组热力计算标准方法推荐的计算方法进行。

壁温计算中引用的管圈进口蒸汽温度、进口烟气温度等热力计算数据均取自以上热力计算结果。

管子外壁温度的计算式为：
管子内外壁的平均温度的计算式为：
计算截面的焓值：
当需要校核管组中偏差管圈的某一截面处的管壁温度时，首先应计算该点的工质的平均温度，按下式计算的焓值计算：
式中，
i'—组件进口处的工质焓，KJ/kg
⊿i x —组件进口到计算截面处的工质平均焓增，KJ/Kg
进口到计算截面区段的工质焓增可表示为：
式中，
C
q t t t wb ︒
+++∆+=)112(
2
max αβλ
δμβC
q t t t b ︒
+++∆+=)
1
11(
2
max αβλδμβKg
KJ i i i X
∆+='Kg
KJ
D Q B i zj
qd
j K X η=
∆
ηk—计算组件沿烟道宽度的吸热不均匀系数，
Q qd—计算区段每公斤燃料的吸热量，
计算区段每公斤燃料的吸热量由下式计算：
式中，
Q d qd—计算区段的对流吸热量和管间辐射吸热量，kJ/kg;
Q f qd—计算区段从炉膛或相邻气室的辐射吸热量，其中包括布置在管组之前的屏间气室以及在管组后的气室，kJ/kg。

a．计算管段从炉膛、屏间气室或空气室的辐射吸热量由下式计算：
式中，
q f—辐射热负荷，KW/m2
H f—计算管段的辐射受热面，m2
b．计算管段对流和管间辐射的吸热量由下式确定：
计算偏差管时，需考虑的修正因素：
a．计算管校核点处的工质温度t max按焓值i max计算：
式中，
ηx1—热力不均匀系数；
ηjg—结构不均匀系数，按偏差管受热面与管组平均受热面之比确定，如在确定偏
差的吸热量时考虑了它的结构差别，则ηjg =1；
η
s1—水力不均匀系数。

Kg
KJ
B
H
q
Q
j
f
f
f
qd
=
Kg
KJ
B
t
KH
Q
j
qd
j
d
qd
∆
=
Kg
KJ
i
i
i x
s
jg
r∆
-
+
=)1
(
1
1
maxη
η
η
Kg
KJ
Q
Q
Q f
qd
d
qd
qd
+
=
b ．屏和对流受热面壁温校核计算截面处最大热负荷的计算：
式中，
ηk —计算组件沿烟道宽度的热负荷不均匀系数； ηrl —偏差管的热力不均匀系数； q 0—校核管在计算截面的平均热负荷。

3 中温再热器壁温计算结果
最外层管圈最危险截面壁温计算结果汇总（工况一的详细计算数据见附表）
2低温过热器出口垂直段壁温计算结果
最外层管圈最危险截面壁温计算结果汇总.（工况一的详细计算数据见附表）
4 计算结果分析
2
max /m kw q q rl k ηη=
（1）在原设计工况(100%负荷)并考虑吸热不均匀超出平均值30%的计算条件下（综合了工质侧的流量偏差和烟气侧偏差的影响），中温再热器管圈的最高壁温位于弯头下端（最危险截面处），温度值640.4℃，低温过热器出口垂直段管圈的最高壁温为443.55℃。

（2）在设计工况(70%负荷)运行, 中温再热器管圈的最高壁温位于弯头下端（最危险截面处），温度值670℃，低温过热器出口垂直段管圈的最高壁温为451℃。

（3）在设计工况100％和70％负荷下运行，中温再热器最外圈的壁温已经超过102钢的允许极限温度600℃，最外圈的下弯头处向火面管壁较薄，在长期超温的情况下运行，容易造成爆管现象。

低温过热器出口垂直段始终处于安全状态。