一种蒸汽受热面并联管节流缩孔的计算和选择方法

申请号 CN201610291789.X 申请日 2016-05-05 公开(公告)号 CN105927962A 公开(公告)日 2016-09-07
申请人 国网天津市电力公司; 国家电网公司; 发明人 周义刚; 薛泽海; 王桂林; 王森; 刘新利; 沙威; 边疆; 周连升; 孙国通; 赵越;
摘要 本 发明 涉及一种 蒸汽 受热面并联管节流 缩孔 的计算和选择方法,方法步骤如下:(1)获取运行各管屏受热面结构,采集每 根管 子的长度、直径、弯头数量、弯头型式、大小截面突变型式的 基础 数据,计算每根管路的沿程和局部阻 力 ;(2)确定整个管屏的流量数学表达式;(3)确定整个管屏的各根管路阻力数学表达式,计算出每个管路的流速值,对每根管路计算出的流速和流量值进行综合比较,在流速大的管路上加装节流缩孔,以达到每根管路的流速基本相同;(4)确定节流缩孔的局部阻力系数和节流缩孔的内径。本发明减少了发生 锅炉 蒸汽受热面的超期 过热 和超温爆管问题,提高了锅炉运行的安全性和经济性。
权利要求

1.一种蒸汽受热面并联管节流缩孔的计算和选择方法,其特征在于方法步骤如下:
(1)获取运行各管屏受热面结构,采集每根管子的长度、直径、弯头数量、弯头型式、大小截面突变型式的基础数据,计算每根管路的沿程和局部阻
(2)根据并联管路的特点可知,整个管屏的流量为流过各管路流量之和,数学表达式为:
式中,Qi:----各管路的体积流量 m3/
Wi:----各管路的流速 m/s
A:-----管子横截面积 m2
D:-----锅炉蒸发量 t./h
N:-----蒸汽受热面管屏数量 个
ν:-----蒸汽比容 m3/kg;
(3)整个管屏的各根管路阻力相等,数学表达式为:
ΔP=ΔP1=ΔP2=……=ΔPi   式(2)
两个表达式联立方程组,最终计算出每个管路的流速值;
对每根管路计算出的流速和流量值进行综合比较,在流速大的管路上加装节流缩孔,确定加装的位置及合适的缩孔内径和数量,以达到每根管路的流速基本相同,即W1≈W2≈……≈Wn;
(4)根据《电站锅炉动力计算方法》确定节流缩孔的局部阻力系数和节流缩孔的内径,计算方法采取先假设,后校核的方法进行计算。
2.根据权利要求1所述的蒸汽受热面并联管节流缩孔的计算和选择方法,其特征在于:
所述步骤(4)中先假设,后校核的具体方法为:
①首先对需要加装缩孔的管路假定一个总的局部阻力系数为ζ*i,根据原来的局部阻力系数得出增加节流孔板的局部阻力系数Δζ*i=ζ*i-ζi;
②再假定一个与节流缩孔长径比l/d0有关的系数τ值,查《电站锅炉水动力计算方法》中的有关节流缩孔的曲线和数据推荐表,得出节流缩孔的长径比l/d0的值、内外径比值d0/dn,带入节流缩孔经验公式中进行校核,校验公式如下:
式中:Δζ-----节流孔板的局部阻力系数
do-----节流缩孔的内径
dn-----节流缩孔的外径
τ-----与节流缩孔长径比l/d0有关的系数,
阻力系数校验值与假设值在3%范围以内视为合格,
③之后将增加节流缩孔管路的阻力系数再次代入到式(1)和式(2),得出各管路的流速值,最终计算出各管路流速值应满足下式:
W1*≈W2*≈W3*…≈Wn*   式(4)
即确定了安装节流缩孔的尺寸。

说明书全文

一种蒸汽受热面并联管节流缩孔的计算和选择方法

技术领域

[0001] 本发明属于电站锅炉受热面流体学、动力学和工程热力学计算技术领域,特别是一种蒸汽受热面并联管节流缩孔的计算和选择方法。

背景技术

[0002] 锅炉蒸汽受热面由于设计和运行调整上的原因,不同程度的存在着烟气侧和蒸汽侧的热偏差。热偏差还分为各区域屏间热偏差和同屏管间热偏差。热偏差的存在对锅炉的安全运行构成威胁,长此以往,会导致部分管壁的长期超温,甚至发生爆管,影响发电机组的非计划停运,可利用小时数减少,发电量下降,爆管停炉检修需要的人力、材料,发电量的减少均影响了机组的经济性。为了减少炉内受热的不均匀性问题可以进行燃烧系统的优化调整,减少炉膛两侧的烟温偏差问题,也可以通过技术改造进行管屏受热面的结构优化设计和改进。以上两种方法的工作量很大,需要较多的人力、财力和时间才能完成,而根据受热面的结构数据、长期的运行参数和部分现场试验数据的补充可以有针对性的找到同屏间管路的热偏差,从而消弱屏间和同屏管路之间热偏差的叠加问题,也是减小流量不均和受热不均的较好的解决方法,此方面的研究正是本领域技术人员努力的方向。

发明内容

[0003] 本发明的目的是针对现有技术的不足,而提出一种蒸汽受热面并联管节流缩孔的计算和选择方法。
[0004] 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
[0005] 一种蒸汽受热面并联管节流缩孔的计算和选择方法,方法步骤如下:
[0006] (1)获取运行各管屏受热面结构,采集每根管子的长度、直径、弯头数量、弯头型式、大小截面突变型式的基础数据,计算每根管路的沿程和局部阻力;
[0007] (2)根据并联管路的特点可知,整个管屏的流量为流过各管路流量之和,数学表达式为:
[0008]
[0009] 式中,Qi:----各管路的体积流量    m3/
[0010] Wi:----各管路的流速         m/s
[0011] A:-----管子横截面积         m2
[0012] D:-----锅炉蒸发量           t./h
[0013] N:-----蒸汽受热面管屏数量   个
[0014] ν:-----蒸汽比容             m3/kg
[0015] (3)整个管屏的各根管路阻力相等,数学表达式为:
[0016] ΔP=ΔP1=ΔP2=……=ΔPi     式(2)
[0017] 两个表达式联立方程组,根据阻力相等利用流体力学和工程热力学理论计算出部分管路的流速,最终计算出每个管路的流速值;
[0018] 对每根管路计算出的流速和流量值进行综合比较,在流速大的管路上加装节流缩孔,确定加装的位置及合适的缩孔内径和数量,以达到每根管路的流速基本相同,即W1≈W2≈……≈Wn;
[0019] (4)根据《电站锅炉水动力计算方法》确定节流缩孔的局部阻力系数和节流缩孔的内径,计算方法采取先假设,后校核的方法进行计算。
[0020] 而且,所述步骤(4)中先假设,后校核的具体方法为:
[0021] ①首先对需要加装缩孔的管路假定一个总的局部阻力系数为ζ*i,根据原来的局部* *阻力系数得出增加节流孔板的局部阻力系数Δζi=ζi-ζi;
[0022] ②再假定一个与节流缩孔长径比l/d0有关的系数τ值,查《电站锅炉水动力计算方法》中的有关节流缩孔的曲线和数据推荐表,得出节流缩孔的长径比l/d0的值、内外径比值d0/dn,带入节流缩孔经验公式中进行校核,校验公式如下:
[0023]
[0024] 式中:Δζ-----节流孔板的局部阻力系数
[0025] do-----节流缩孔的内径
[0026] dn-----节流缩孔的外径
[0027] τ-----与节流缩孔长径比l/d0有关的系数,
[0028] 阻力系数校验值与假设值在3%范围以内视为合格,
[0029] ③之后将增加节流缩孔管路的阻力系数再次代入到式(1)和式(2),得出各管路的流速值,最终计算出各管路流速值应满足下式:
[0030] W1*≈W2*≈W3*…≈Wn*      式(4)
[0031] 即确定了安装节流缩孔的尺寸。
[0032] 本发明的优点和积极效果是:
[0033] 本发明节流缩孔计算及选取方法适用大多数同屏并联管路由于结构不均和受热强度不一致带来的各管路之间的热偏差,减少了发生锅炉蒸汽受热面的超期过热和超温爆管问题,提高了锅炉运行的安全性和经济性。附图说明
[0034] 图1是本发明中同屏各管路加装节流缩孔编号图;
[0035] 图2是本发明中节流缩孔结构示意图。

具体实施方式

[0036] 以下结合附图对本发明实施例做进一步详述:需要强调的是,本发明所述的实施例是说明性的,而不是限定性的,因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例,凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其它实施方式,同样属于本发明保护的范围。
[0037] 一种蒸汽受热面并联管节流缩孔的计算和选择方法,如图1所示,锅炉蒸汽受热面均由多根并联的管子组成吸热的管屏,各屏之间的管子由于长度、弯头数量、型式和内径的不同,外部受热条件的不同,其内部的质量流速是不同的。为保证各根管子流过的蒸汽流量和受热强度相匹配,设计及改造中需要进行受热面加装节流管圈直径的计算和选择,方法如下:
[0038] (1)获取运行各管屏受热面结构,搜集每根管子的长度、直径、弯头数量、弯头型式、大小截面突变型式的基础数据,计算每根管路的沿程和局部阻力;
[0039] 根据并联管路的特点可知,整个管屏的流量为流过各管路流量之和,数学表达式为:
[0040]
[0041] 式中,Qi:----各管路的体积流量  m3/
[0042] Wi:----各管路的流速           m/s
[0043] A:-----管子横截面积           m2
[0044] D:-----锅炉蒸发量             t./h
[0045] N:-----蒸汽受热面管屏数量     个
[0046] ν:-----蒸汽比容               m3/kg
[0047] (2)整个管屏的各根管路阻力相等,数学表达式为
[0048] ΔP=ΔP1=ΔP2=……=ΔPi    式(2)
[0049] 两个表达式联立方程组,根据阻力相等利用流体力学和工程热力学理论计算出部分管路的流速,最终计算出每个管路的流速值;
[0050] 对每根管路计算出的流速和流量值进行综合比较,若W1≈W2>W3…≈Wn,需要在1号和2号管上加装节流缩孔,节流缩孔的结构如图2所示,确定加装的位置及合适的缩孔内径和数量,以达到每根管路的流速基本相同,即W1≈W2≈……≈Wn;
[0051] (3)根据《电站锅炉水动力计算方法》确定节流缩孔的局部阻力系数和节流缩孔的内径,计算方法采取先假设,后校核的方法进行计算,具体方法为:
[0052] ①首先对需要加装缩孔的管路假定一个总的局部阻力系数为ζ*i,根据原来的局部阻力系数得出增加节流孔板的局部阻力系数Δζ*i=ζ*i-ζi;
[0053] ②再假定一个与节流缩孔长径比l/d0有关的系数τ值,查《电站锅炉水动力计算方法》中的有关节流缩孔的曲线和数据推荐表,得出节流缩孔的长径比l/d0的值、内外径比值d0/dn,带入节流缩孔经验公式中进行校核,校验公式如下:
[0054]
[0055] 式中:Δζ-----节流孔板的局部阻力系数
[0056] do-----节流缩孔的内径
[0057] dn-----节流缩孔的外径
[0058] τ-----与节流缩孔长径比l/d0有关的系数,
[0059] 阻力系数校验值与假设值在3%范围以内视为合格,
[0060] ③之后将增加节流缩孔管路的阻力系数再次代入到式(1)和式(2),得出各管路的流速值,最终计算出各管路流速值应满足下式:
[0061] W1*≈W2*≈W3*…≈Wn*     式(4)
[0062] 即确定了安装节流缩孔的尺寸。
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