300MW煤粉高炉煤气掺烧炉过热器及再热器壁温计算开题报告

1、华 北 电 力 大 学毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告学生姓名： 班级： 所在院系：动力工程系 所在专业： 热能与动力工程 设计（论文）题目： 300mw煤粉/高炉煤气掺烧炉过热器及再热器壁温计算指导教师： 2012年 3 月 31 日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告一、结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不低于2000字的文献综述。（另附）二、本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 本课题拟采用锅炉壁温计算标准，利用苏联锅炉机组热力计算标准方法（1973年版），在对锅炉进行热力计算的基础上对300mw煤粉/高炉煤气掺烧炉过热器及再热器壁温进行

2、计算。分别计算了不同燃料及不同燃烧工况下的过再热器壁温，熟悉了壁温计算的原理及壁温计算标准，对计算结果分析得到影响过再热器壁温的主要因素，确定掺烧高炉煤气时对过再热器壁温的影响并进行安全性分析，为掺烧炉的设计提供一定的数据依据。对“文三、指导教师意见：1 对“文献综述”的评语： 2对学生前期工作情况的评价（包括确定的研究方法、手段是否合理等方面）：指导教师： 年 月 日300mw煤粉/高炉煤气掺烧炉过热器及再热器壁温计算文献综述1课题背景过热器以及再热器作为锅炉主要的受热面，有着十分重要的地位。过热器将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，提高蒸汽的焓值，从而增加蒸汽的做功能力，提高电厂的循环

3、热效率；还能对过热汽温进行调节，保证汽温在正常温度范围内波动。再热器将汽轮机高压缸排气再一次加热，使其温度和过热汽温相等或相近，然后再送到中、低压缸继续膨胀做功；能对再热汽温进行调节，保证汽温在正常温度范围内波动1。但是，由于它们所处环境工质温度高、传热性能差，处于高温烟气段，金属壁温高，很容易达到金属使用极限；锅炉参数提高，容量增大，锅炉各受热面数量和位置发生变化，过热受热面向炉膛移动（辐射式过热器），工作条件更差2；设计或运行不当，很容易引起受热面金属超温，长期超温会造成爆管，工质泄露，停机，是锅炉故障最多的部件之一。所以研究其壁温变化曲线就显得十分必要，通过对其运行中的壁温进行理论计算从

4、而得出不同负荷及不同掺烧情况行下的壁温变化曲线分析影响壁温变化的因素并为集控运行提供一定的依据。2国内外研究现状2.1国内锅炉现状我国运行中的大容量电站锅炉，四角切向燃烧方式占大多数。我国主要的锅炉制造厂从国外引进技术生产300mw和600mw电站锅炉，其炉型也是采用四角切圆燃烧方式。这中炉型在运行中的一个突出问题是过热器、再热器超温爆管的事故频繁发生，而且随着锅炉容量的增大这一问题越来越严重。长期以来一直影响锅炉安全运行的过热器爆管问题，严重影响机组的安全运行，多年来各科研部门、锅炉厂等对锅炉“四管”爆破现象的研究一直未中断3。目前，大机组锅炉普遍存在的超温爆管问题还没有得到根本解决，这一普

5、遍性事故的产生根源主要是对超温爆管的成因没有完全弄清和现有的计算方法不够准确，造成设计失误。从目前的研究情况来看理论上已经碍到了一定的进展，如离散理论计算受热面的热偏差等都取得了一定的成效，但实际上要将研究成果应用于实际，替代原有的计算方法还需要很长的过程4。过热器、再热器超温爆管现象是各种因素的综合反映，因此在解决这一问题时，应从燃烧风烟系统特性、蒸汽流量阻力分配特性、材质选择、运行方式等各个方面着手，通过现场试验研究和理论分析研究计算，确定方案进行综台治理。目前，大机组锅炉普遍存在的问题逐没有得到根本解决，如炉膛出口烟温偏高、再热器过热爆管等问题仍有许多工作要做，以进一步提高大机组锅炉的运

6、行安全性。2.2引起过再热器壁温超温的普遍因素这些都可以从国内一些机组出现的问题总结出来5：谏壁电厂1000t/h直流锅炉屏式过热器超温爆管事故，发现前屏和后屏的同屏热偏差较大，喷水调节阀特性差，漏流量大，造成在运行中第二级喷水量经常过大而使前屏和后屏的温度水平升高，甲、乙炉膛第一级喷水量控制不当时，使甲乙炉膛后屏过热器出口的汽温偏差加大。黄埔电厂400t/h箱式油炉第一级过热器超温爆管事故，发现设计人员的计算没有考虑由比容差引起的热效流量偏差。陡河电厂850t/h锅炉高温过热器的超温爆管事故，发现后管束6根管子的节流圈孔径太小，人为地大大减小了它们的蒸汽流量，构成夹紧管的三根管子吸热量和阻力

7、系数都大，应该增大其节流圈的孔径。但设计中没有考虑这一措施，屏式过热器与高温过热器直接相连，中间并无交叉和混合，使这两个管组沿烟道宽度的吸热偏差叠加起来。宝钢电厂1084t/h锅炉屏式再热器的超温爆管事故，发现集箱三通区会产生涡流，涡流区的蒸汽静压降低，就会使与其相连的管屏的流量减少而出口温度升高。福州电厂1150t/h锅炉屏式再热器和末级再热器的超温爆管事故，发现是由烟气侧沿烟道宽度的吸热偏差、同屏热偏差和由集箱三通中涡流引起的屏间流量偏差三种因素所造成的6。引发锅炉超温爆管的因素十分复杂。管材制造、冶金质量、安装、焊接等原始质量问题。也有运行中内壁承受高温、高压，外壁经受高温燃气腐蚀，颗粒

8、冲蚀、直至运作制度、管理与维护等，这些因素不下十几项，但90左右的超温爆管本质原因是管材经高温、腐蚀和应力的共同作用，出现材料的损伤和裂纹扩展可致。在繁多的失效因素中，应力损伤、蒸汽管内腐蚀、疲劳等属于取材、制造、加工、维修和运行管理等原因有关，而腐蚀（高温氧化，熔盐和硫的腐蚀，应力腐蚀）和有关磨损则是表面工程技术可关注与设法解决的对象7。3.目前经过研究实践所采取的一些有效措施为了预防过热器再热器管超温，在运行中，应严格按运行规程规定操作锅炉启停时应严格按启停曲线进行，控制锅炉参数和过热器管壁温度在允许范围内；实行状态机修，保证设备健康可靠运行8；提供优质的炉管备品，从源头上保证炉管的可靠性

9、。在采购环节选择质量可靠的厂商购买炉管优质的管材是保证锅炉安全运行的基础。成立防四管爆破技术小组，加强监督检查炉管的运行情况。对过热器再热器管壁温度加强监督，保持管壁温度计能够准确的反映炉管的壁温情况。对超温现象进行考核。定期检查受热面的清洁情况，有针对性地吹灰，有必要时减负荷吹灰，防止锅炉结焦9。对锅炉吹灰器定期检查维护。保证每个吹灰器能够正常投用。运行中出现吹灰器故障时，立即联系检修并处理好；提高焊接质量10，防止因焊接问题造成爆管。在大小修时锅炉的换管工作承包给有资质的火电安装公司进行焊接，并对焊接部分进行探伤检查，确保可靠。进行严格的汽水质量监督，保证凝结水、给水、炉水、蒸汽质量合格，

10、防止炉管发生结垢。大力推进运行值班员的培训工作，提高运行值班员的运行技术水平，防止锅炉发生超温，汽温汽压大幅波动。保证燃料燃烧充分、稳定,减少炉管积灰结焦11。4.本文的研究方法和研究内容1）根据锅炉cad图形得出各部分结构的尺寸，列出热力计算的主要原始数据，包括锅炉主要参数和燃料特性参数，根据燃料、燃烧方式及锅炉结构布置特点，进行锅炉通道空气量平衡计算。2）进行理论工况下的燃烧计算，然后计算锅炉通道内烟气的特性参数；3）绘制烟气焓温表，进行锅炉热平衡计算和燃料消耗量估算，然后进行锅炉炉膛热力计算；4）按烟气流向对各受热面依次进行热力计算，接着进行锅炉整体计算误差的校验，符合要求后进行壁温的计

11、算。5）依次进行掺烧计算，最后得出影响壁温变化的因素。5. 总结 经过查阅资料以及以上对国内外在锅炉超温爆管领域做出的各种研究可以看出现如今对锅炉超温爆管的研究方法，大致可以总结为一下几种途径：1) 大容量电站锅炉汽温事故的改进必须针对设计原因。不论在锅炉的设计中还是在现场的改进工作中，一定要有准确的同屏热偏差、屏间流量偏差和炉内管子壁温的计算方法作为依据。2) 国外一些大公司在过热器和再热器的设计中存在不少问题。特别是对同屏热偏差、集箱三通中涡流的影响、复杂系统的流量偏差计算，以及炉内壁温的计算等方面都有很多不足之处。3) 通过切实可靠的理论计算来支持壁温变化曲线的建设，从而探究有效地控制方

12、法，结合运行实际，达到对此类现象进行有效地控制的目的。参考文献1 王衡.高参数大容量电站锅炉过热器再热器的超温问题和炉内壁温在线监测j.锅炉技术,2009,140(1):59.2 安道远,周传勇.分析电厂锅炉过热器爆管原因及预防对策j中国新技术新产品,2011,(22):1213 王孟浩等.陡河电厂日本850 t/h锅炉高温过热器超温爆管的研究和改进j.动力工程,1991,3(55):6104 周细建.大型锅炉过热器、再热器炉内管子壁温的工程预测d.济南:山东大学,2008.5 施鸿飞,赵发明.300mw锅炉高温过热器超温爆管问题的试验研究j.发电设备,2003,35(5):5457.6 望亭电厂1000t/h直流锅炉高温过热器超温爆管的试验分析j.锅炉技术,1987,2010,4(6):3336.7 陈自力,陈海斌,苏保兴等.某发电厂14锅炉低温过热器和低温再热器烟侧管壁腐蚀原因分析和研究c.电力系统第九届无损检测学术会议论文集.2003:4155.8 刘杰.电站锅炉过（再）热器壁温特性研究d.北京:北京交通大学,2007. 9 王孟浩.消除大容量电厂锅炉过热器及再热器局部超温的措施j.中国电力,2003,36(3):131610 陈朝松.电站锅炉过热器和再热器超温爆管理论分析与计算方法的研究d.上海:上海发电设备成套设计研究所,200