沸腾率对中温中压生物质锅炉省煤器安全性影响的研究

论文摘要

我国正在推广生物质发电技术,但中温中压锅炉省煤器管壁超温问题制约着生物质锅炉的发展。锅炉受热面的运行安全性主要决定于管壁金属的温度状态。当管壁的温度升高时,持久强度就会下降,当温度升高到一定值时,会导致超温爆管。中温中压锅炉机组运行时,其安全问题更加突出,尾部受热面承受着较大的管壁超温隐患。研究沸腾式省煤器管壁温度即安全性问题具有较大的实际意义。本文首先对省煤器管子的传热特性进行了分析,建立管壁温度计算模型,模型考虑烟气温度分布的不均、沿烟气流向的流量不均等因素,计算出管组中管壁各点的温度,为管壁温度监测提供依据。在研究方法上考虑了因流量不均、热量不均引起的热偏差的问题,探讨了入口烟气温度、最大热流密度、工质温度等管壁温度的影响。结果表明:工质为液态或处于相变过程时,管壁温度接近工质温度。当工质为过热态时,极易造成管壁超温。正常运行状态下,热偏差系数决定管排出口处工质状态。在明确沸腾率的多种定义基础上,计算出每种工况下实际沸腾率。总结出管壁温度与沸腾率之间的关系,根据这一关系,定义计算点工质状态刚好达到饱和蒸汽时的省煤器沸腾率为第一极限沸腾率。当计算点的管壁温度达到长期运行状态下金属所能承受的最大温度(450℃)时,对应的省煤器沸腾率为第二极限沸腾率。生物质锅炉设计时,省煤器沸腾率应控制在第一极限沸腾率之下。以壁面温度与沸腾率工作为基础,编写壁面温度计算程序,预测管壁温度。为了验证程序结果的正确性与否,本文在35吨中温中压锅炉上进行了一系列管壁温度测量实验,通过实验数据与程序计算数据进行对比分析,结果表明程序计算结果具有较小的误差,可以很好的预测管壁温度,为生物质锅炉设计提供了有益的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外省煤器安全性发展与研究现状
• 1.2.1 国内省煤器安全性发展与研究现状
• 1.2.2 国外省煤器安全性发展与研究现状
• 1.3 本文的研究目的和意义
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 沸腾式省煤器管壁温度计算
• 2.1 省煤器吸热不均匀现象
• 2.1.1 流量分配不均匀性
• 2.1.2 热力分配不均匀性
• 2.2 壁面温度危险点选取
• 2.3 管壁温度计算公式
• 2.3.1 管壁温度经验公式
• 2.3.2 壁面温度推导公式
• 2.3.3 穿墙管温度计算
• 2.4 本章小结
• 第3章 省煤器沸腾率
• 3.1 水平管内沸腾换热
• 3.1.1 水平管内有关沸腾概述
• 3.1.2 管内沸腾换热的影响因素
• 3.1.3 水平管内沸腾传热特点
• 3.2 沸腾率计算
• 3.3 极限沸腾率
• 3.3.1 第一极限沸腾率
• 3.3.2 第二极限沸腾率
• 3.4 管壁温度与沸腾率的关系
• 3.5 本章小结
• 第4章 省煤器安全性预测软件设计
• 4.1 安全性软件分析
• 4.1.1 主系统
• 4.1.2 软件功能设计
• 4.2 开发环境与设计原则
• 4.2.1 操作平台
• 4.2.2 开发工具
• 4.2.3 开发遵循主要原则
• 4.2.4 软件总体框架和流程
• 4.3 安全性预测软件设计
• 4.3.1 基本信息管理模块的设计
• 4.3.2 计算模块的设计
• 4.3.3 绘图模块的设计
• 4.3.4 打印输出模块的设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 省煤器改进及实验分析
• 5.1 生物质炉省煤器改进
• 5.1.1 省煤器爆管原因分析
• 5.1.2 省煤器改进方法
• 5.2 实验验证
• 5.2.1 实验测量的内容及意义
• 5.2.2 实验仪器及方法
• 5.3 数据分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢