锅炉水冷壁壁温计算及低负荷下爆管原因分析

摘要

电厂锅炉作为生产蒸汽热能的设备，在电厂安全生产中具有至关重要的意义。锅炉受热面的工作可靠性主要取决于管壁金属的温度工况。当金属的温度升高时，它的持久强度下降，当温度高到一定值时，会导致超温爆管。锅炉机组在低负荷下运行时，其安全问题更加突出，受热面管将承受较大的过热隐患。研究水冷壁管的温度分布及低负荷下的过热问题具有较大的实际意义。 本文首先建立温度计算模型，对单根水冷壁管的传热特性进行了分析。在研究方法上考虑了单相流体区与两相流体区分界点的问题，探讨了入口工质状态、炉内热流密度、质量含汽率等对水冷壁的影响。计算结果表明：入口水温的变化会影响欠热沸腾起始点的高度，但对温度的影响较小；随热流密度的增加，壁温呈增大趋势，但单相区与两相区增大的幅度不同；质量流量的增大会使壁温有所降低；正常工况下，质量含汽率的变化不会对温度产生很大的影响。 文章针对大连某石化公司热电厂锅炉(130 t/h)低负荷(23t/h)运行时的爆管事件，分析了爆管产生的原因。首先利用FLUENT软件模拟炉内燃烧状况，计算炉内热流密度分布；对水循环系统建立水动力计算模型，并结合温度计算程序对低负荷下水冷壁的温度进行计算分析。研究结果表明：锅炉在23t/h低负荷下运行时，受热弱的侧墙A回路流速极低，当出现循环停滞，水冷壁短时过热，造成爆管。这一结果与爆管金相组织检验结果吻合。同时发现，在低负荷下，炉内燃烧不稳定，此时若伴有偏烧现象，将会加剧水冷壁管段传热的恶化。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题的背景和意义

1.2国内外研究的发展与现状

1.2.1锅炉水冷壁的研究和发展

1.2.2汽液两相流的研究和发展

1.3本文主要工作

2计算模型和计算方法

2.1管内换热理论

2.2计算模型的简化

2.3壁温计算

2.4换热系数计算

2.5欠热沸腾起始点

2.6 工质物理参数计算

2.6.1表面张力σ

2.6.2饱和压力

2.6.3热负荷处理

3水冷壁温度影响因素分析

3.1入口水温的影响

3.2热流密度的影响

3.3质量流量的影响

3.4质量含汽率的影响

3.5水垢的影响

3.6程序说明

3.7本章小结

4锅炉低负荷工况下爆管分析

4.1锅炉基本概况

4.2锅炉热力计算

4.2.1炉膛分段热力计算方法

4.2.2炉内数值模拟

4.3水动力计算

4.3.1几个简化概念

4.3.2基本方程

4.3.3自然循环锅炉的工作原理

4.3.4单相流体压降的计算

4.3.5两相流体压降的计算

4.3.6工质流动特性参数

4.4水冷壁循环工况分析

4.5本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢