锅炉热力计算中水冷壁热有效系数的修正分析

锅炉热力计算中水冷壁热有效系数的修正分析

邬晓东,庞龙,胡运冲

内蒙古京能康巴什热电有限公司 内蒙古鄂尔多斯 017010

摘要：针对康巴什电厂350MW超临界空冷机组，分别使用不同计算标准推荐的水冷壁热有效系数进行锅炉下炉膛的热力计算，结果表明：相同计算边界条件下，不同标准计算的下炉膛出口烟气温度分别为1395℃、1370℃，偏离实际测量温度1311℃分别为84℃、59℃。以73标准为基础进行水冷壁热有效系数修正，修正后计算结果显示：下炉膛出口烟气温度为1310.4℃，与实测值偏差很小，计算结果符合实际情况。

关键词：热力计算；水冷壁；热有效系数；下炉膛

1 简介

锅炉水冷壁传热改造后需重新进行热力计算， 过程十分复杂，炉膛内部燃烧与传热计算是锅炉整体热力计算的核心部分，计算考虑因素众多[1]。目前电站锅炉常用的标准计算方法主要包括：1957版《锅炉热力计算标准方法》（以下简称57标准）、1973版《锅炉热力计算标准方法》（以下简称73标准）和美国ASME标准等，其中73标准具有承上启下的作用，我国大部分90年代前后的电站锅炉都是按照73标准进行设计、计算的[2]。

在锅炉实际燃烧过程中，由于炉膛吹灰、炉膛结焦、高温腐蚀等问题，锅炉水冷壁热有效系数并不能和原设计值相吻合。针对这种情况，在进行锅炉实际燃烧过程热力计算的时候，完全按照标准推荐的参数进行计算所得的结果已不足以描述锅炉实际运行的情况，因此需要对参数进行修正，以求计算所得结果能较为准备的描述锅炉运行情况，为运行提供指导和数据参考。

本文以康巴什电厂350MW超临界锅炉机组为研究对象，以57标准、73标准为计算基础，进行水冷壁热有效系数的研究，并进行低负荷校核计算。

2电厂情况

2.1 机组简介

康巴什电厂机组为350MW超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。采用中速磨直吹式制粉系统，直流式宽调节比摆动燃烧器（简称WR燃烧器）。

2.2机组主要参数

机组设计BMCR工况和实际运行工况下的主要参数如表2所示。

表2 主要设计参数及运行参数

3计算结果

3.1公式说明

下炉膛热力计算过程中使用的主要公式为：

              3-1

                3-2

其中：

σ0=5.67×10-11 kW/(m2.K4)，为绝对黑体的辐射系数；Ψpj为炉膛平均热有效系数。按照73标准相关规定[3,4]，在燃用贫煤时，选取水冷壁热有效系数Ψ为0.45，考虑到炉膛出口烟窗应对Ψpj进行修正和布置燃烧器的炉墙不吸热（Ψpj=0），炉膛平均热有效系数取为Ψpj=0.439；

3-3

其中：rH2O、rn分别为烟气的水蒸气容积份额和三原子气体和水蒸气容积的总份额；s为所求炉膛的辐射层有效厚度，按照公式，得出s=10.64m。

           3-4

其中：ufh为质量飞灰浓度；da为飞灰平均粒径，取为13mm。

                      3-5

其中：。

                   3-6

                   3-7

其中：M为火焰中心位置修正系数，和锅炉总燃煤量、燃烧器相对布置高度有关，此处由公式[1]计算得M=0.3233。

                                      3-8

3.2计算结果

分别使用57标准、73标准对现运行工况下锅炉下炉膛进行热力计算，同时以73标准为基础对参数进行修正计算，以低负荷进行对比计算，其计算结果表3所示。

表3 下炉膛热力计算结果

3.3结果分析

经过计算发现：

1.使用57标准和73标准提供的标准水冷壁热有效系数进行计算，在额定负荷下，下炉膛出口烟气温度分别为1395℃、1370℃，这一温度要比锅炉实际运行值分别高出80℃、60℃以上。

2.以73标准为依据对运行工况1进行水冷壁热有效系数修正计算，取水冷壁热有效系数为0.57，炉膛平均热有效系数为0.563时，下炉膛出口烟气温度为1310.4℃，和实测值1311℃相差不大。

3.保持相同的修正后水冷壁热有效系数和炉膛平均热有效系数不变，计算运行值2的下炉膛出口烟温，计算结果1275.3℃与实测值1275℃基本吻合。

结束语：

电厂锅炉的热力计算过程中涉及的各种系数和参数多达上百项，此处挑选比较重要的水冷壁热有效系数为代表，说明国外标准在计算我国实际电站锅炉过程中，不能简单的原文照搬，而是需要对其中的某些参数作出一定的调整，否则设计的锅炉在实际运行时并不能完全按照设计值进行，满足不了最初的要求，这样难免造成锅炉的后续改造，不仅浪费了资金，同时减少了有效发电量。

对实际运行数值进行计算后发现，原73标准并不能很好的表现出锅炉实际运行的各项指标，在经过参数修正后可近似认为计算结果为实际运行数值。

锅炉热力计算的过程是复杂多项的，需要更多的学者对计算过程进行调整，以求今早制定出适合我国实际锅炉情况的计算标准，避免后来人多走弯路。

参考文献：

【1】阎维平，董静兰。采用再燃技术的电站锅炉炉膛热力计算方法研究[J]。电站系统工程，2009,25(6):19-21,23.

【2】马凯，韩文涛，闫维平等。电站锅炉炉膛强化传热分区段计算方法优化[J]，动力工程学报，2017.37（10）：773-777.

【3】《锅炉机组热力计算-标准方法》(1973年版)，机械工业出版社，1976，p37-38.

【4】欧宗现，朱予东，阎维平．超临界锅炉炉膛传热计算方法的研究[J]．锅炉制造，2008(6):10-13.