某电厂过热器传热性能研究及计算

2020-12-29蔡喜军

机电信息 2020年36期

蔡喜军

（广东粤电靖海发电有限公司，广东揭阳515223）

0 引言

某发电公司3号1 000 MW机组锅炉型号为DG 3000/26.25-Ⅱ1型，为东方锅炉厂制造的超超临界参数变压直流炉。过热器布置在炉膛中的作用就是将饱和蒸汽加热成具有一定过热度的合格蒸汽，提高蒸汽的焓值，进而增加蒸汽的做功能力，提高电厂的循环热效率。

过热器按照传热方式可以分为对流式、辐射式和半辐射式三种。在锅炉运行时过热器各部件内部工质的温度都特别高，因为其冷却管子的能力较差，因此，在锅炉的运行和设计中就要特别考虑如何使管子金属能长期安全工作的问题。过热器系统是锅炉最重要的承压部件之一，其设计成功与否关系到整个锅炉性能的优劣，并影响锅炉的可靠运行。本文选取辐射型、对流型过热器，采用煤水比和两级喷水来调节汽温。

1 机组运行中过热器可能出现的问题及其研究现状

针对过热器超温爆管事故，很多专家、学者做了大量的理论分析和实验研究工作，总结出了一些引起爆管的原因并提出了改进的意见。原因主要有以下几个方面：一是原始设计的问题；二是制造出来的过热器不符合要求；三是调控装置安装不合理或者无法正常运行；四是在运行的过程中，由于煤种多变，过热器受热面容易被玷污以及腐蚀与磨损等问题等。但应该指出的是，过热器系统在运行中存在的问题极其复杂，它是由多种因素综合影响的结果，只有确保每一个环节都没有错误，并采取相应的措施，才能有效避免过热器系统的爆管等事故。

过热器因其受热面的运行条件相当复杂，且在锅炉运行中起着至关重要的作用，所以对过热器各方面的研究已相当深入，但还是有一些问题需要我们去进一步探索，例如努力解决热偏差问题，并提出过热器超温爆管事故的改进措施。

2 过热器传热性能的计算

本次过热器采用额定蒸发量为3 033 kg/s的超超临界自然循环锅炉。燃用的煤种选择的是铜川烟煤，收到基低位发热量为18 910 kJ/kg。本次计算所选择的过热器系统由布置在炉膛顶部的顶棚过热器、布置在炉膛四周的各包覆墙管、低温过热器、屏式过热器以及布置在炉膛出口处的高温过热器组成。计算前，经过阅读资料文献，本文选定了要计算的前期锅炉型号以及过热器系统的类型，同时也已经确定了一些计算所需的原始数据及辅助计算得到的一些结果。已经确定的数据如下：过热蒸汽出口压力为26.15 MPa，过热蒸汽出口温度为605 ℃，锅炉给水温度为301 ℃，给水压力31.1 MPa，排烟温度为128 ℃，因为主要是为了计算研究过热器，所以过热器之前的锅炉的一些计算都已确定了相应的结果。其中，对于过量空气系数和漏风系数的选取各个位置的值是不一样的。另外，在辅助计算的过程中已经完成了锅炉热平衡的计算，并且同时也确定了炉膛内部各受热面的面积，燃料的消耗量以及炉膛内部涉及计算需要的一些数据也都基本确定。本文计算主要在Excel表格中进行，部分图例如图1所示。

图1 部分图例

在各种过热器的热力计算中，理论计算与实际情况一般都会有些许的差异，而这些差异通常是由传热系数、热有效系数等引起的。总之，经过以上计算，本文得出以下结论：近炉膛烟温越高，内部的蒸汽温度越高。令煤种不变，改变锅炉负荷，对于辐射式过热器来说，锅炉负荷增加时，锅炉燃料耗量基本也会随着负荷的增加而同比增加，但炉内火焰温度却升高不多，这就会导致发生在炉膛内部的辐射换热量并不会随之而增加，最终将会导致辐射式过热器的焓增减少，进而引起其出口汽温降低；锅炉负荷增加时，对流过热器中蒸汽的焓增会增加，使得出口汽温也增加。另外，我们需要知道的是，当负荷不变，煤种发生变化时，同样也会引起过热器汽温的变化，但变化范围不是很大。