D型鍋爐水動(dòng)力計(jì)算創(chuàng)新

任祥翔

（江蘇科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

D型鍋爐水動(dòng)力計(jì)算創(chuàng)新

任祥翔

（江蘇科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

D型鍋爐對(duì)流管束中上升管、下降管的具體排數(shù)無(wú)法簡(jiǎn)單的判定。實(shí)際工程中，設(shè)計(jì)人員常根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行假設(shè)，但常發(fā)生假設(shè)和實(shí)際運(yùn)行相差較大的情況，導(dǎo)致了水動(dòng)力計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相差很大，給鍋爐水動(dòng)力系統(tǒng)的安全帶來(lái)了隱患。本文在對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行深入理論研究之后，提出了用系統(tǒng)運(yùn)行壓差與各管排停滯壓差比大小的方法判定對(duì)流管束管內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)方向。

D型鍋爐；水動(dòng)力計(jì)算；對(duì)流管束；工質(zhì)流向

1 D型鍋爐水動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)

D型鍋爐的水動(dòng)力系統(tǒng)可以布置獨(dú)立的不受熱外置下降管，也可不布置不受熱的集中下降管。本文研究的D型鍋爐不設(shè)置不受熱的集中下降管，即受熱較弱的管束自然形成下降管。

對(duì)流管束中上升管、下降管的具體排數(shù)無(wú)法簡(jiǎn)單地進(jìn)行判定，因?yàn)槠鋭澐植粌H與對(duì)流管束各管排自身的結(jié)構(gòu)、熱量分配有關(guān)，而且還與爐膛結(jié)構(gòu)尺寸、吸熱量大小，燃燒器的布置，以及對(duì)流區(qū)水冷壁的結(jié)構(gòu)、吸熱量有關(guān)系。實(shí)際工程中，工程師們常根據(jù)前人設(shè)計(jì)D型鍋爐的運(yùn)行數(shù)據(jù)和相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用經(jīng)驗(yàn)假設(shè)對(duì)流管束最后面幾排受熱較弱的管排為下降管，則其前面的管排為上升管。但是，D型鍋爐因鍋爐參數(shù)、熱量分配、布置方式、結(jié)構(gòu)尺寸等有很大的差異，每個(gè)工程師因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)、方法等不同，對(duì)同一臺(tái)鍋爐的假設(shè)也會(huì)有很大的差異。所以，水動(dòng)力計(jì)算結(jié)果就會(huì)相差很大，甚至可能得出相反的結(jié)論，導(dǎo)致了水動(dòng)力計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相差很大，給鍋爐水動(dòng)力系統(tǒng)的安全帶來(lái)了隱患。

因此，要想準(zhǔn)確地進(jìn)行水動(dòng)力計(jì)算，必須首先準(zhǔn)確地判定對(duì)流管束上升管、下降管的排數(shù)。本文在大量的理論研究后，提出了對(duì)流管束上升管、下降管的判定方法。

2 對(duì)流管束管內(nèi)工質(zhì)流向的判定方法

理論上，對(duì)流管束中哪些是上升管，哪些是下降管是由整個(gè)水動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行壓差Pxt決定的。位于煙氣流向前面的管排處于高溫?zé)煔鈪^(qū)域，因此吸熱多，含氣率大，密度小，重位壓差小，Pxt使工質(zhì)向上流動(dòng)，剩余的壓差用于克服流動(dòng)阻力。位于煙氣流向后部的管排處于低溫?zé)煔鈪^(qū)，管子吸熱量逐漸減少，含氣率低或幾乎沒(méi)有蒸汽產(chǎn)生，工質(zhì)密度增大，重位壓降增大，Pxt不足以使工質(zhì)上流，于是工質(zhì)做下降流動(dòng)。由于各管排含汽率不同，受熱強(qiáng)的管子停滯壓差小，受熱弱的管子停滯壓差大。

按煙氣流向，先假設(shè)最后一排管子為下降管，我們稱(chēng)該管排為分界管排，則前面的管排均為上升管，對(duì)整個(gè)水動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行水動(dòng)力計(jì)算求出系統(tǒng)運(yùn)行壓差Pxt。

若Pxt大于分界管排的停滯壓差Ptz，表明假設(shè)的分界管排為上升管，假設(shè)錯(cuò)誤，說(shuō)明所有的對(duì)流管束均為上升管。

若ΔPxt小于分界管排的停滯壓差Ptz，表明假設(shè)的分界管排為下降管。此時(shí)再假設(shè)該管排前一排也是下降管，我們稱(chēng)該管排為新的分界管排，則前面的管排均為上升管。對(duì)整個(gè)水動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行水動(dòng)力計(jì)算求出系統(tǒng)運(yùn)行壓差Pxt，直到找出 Pxt大于分界管排停滯壓差Ptz的那一管排為止，則該管排為上升管和下降管的分界管排。

3 100 t/h中溫中壓D型鍋爐水動(dòng)力計(jì)算實(shí)例

本鍋爐的對(duì)流管束共有17排，根據(jù)熱力計(jì)算結(jié)果，參考文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[2]計(jì)算了對(duì)流管束各管排的停滯壓差，結(jié)果見(jiàn)表1。

表 1 對(duì)流管束各管排的停滯壓差

假設(shè)第17排為下降管，對(duì)鍋爐進(jìn)行水動(dòng)力計(jì)算，得出系統(tǒng)運(yùn)行壓差小于第17排的停滯壓差。于是再假設(shè)第16排為下降管，對(duì)鍋爐進(jìn)行水動(dòng)力計(jì)算，得出系統(tǒng)運(yùn)行壓差小于第16排的停滯壓差。于是再向前依次假設(shè)，直到發(fā)現(xiàn)第12排的停滯壓差大于系統(tǒng)運(yùn)行壓差，即對(duì)流管束中前12排為上升管，后面5排為下降管，過(guò)程見(jiàn)表2。

表 2 對(duì)流管束管內(nèi)工質(zhì)流向判定過(guò)程

4 結(jié)語(yǔ)

D型鍋爐以其結(jié)構(gòu)緊湊、所占空間小、運(yùn)行簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)在供暖、供汽以及電力行業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。自然循環(huán)鍋爐的水動(dòng)力系統(tǒng)如果出現(xiàn)循環(huán)故障，則會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)受熱面的管壁得不到足夠的冷卻而急劇升溫，因此管子強(qiáng)度會(huì)降低，或受腐蝕而變薄，就會(huì)出現(xiàn)爆管等事故，需要停爐檢修，給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)D型鍋爐進(jìn)行較為準(zhǔn)確的水動(dòng)力計(jì)算，全面掌握其水動(dòng)力特性，為制造和運(yùn)行提供指導(dǎo)，才能確保鍋爐長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行。

[1]馮俊凱，楊瑞昌.鍋爐水自然循環(huán)原理、計(jì)算及試驗(yàn)方法[M].北京：清華大學(xué)出版社，1994.

[2]林宗虎，陳立勛.鍋內(nèi)過(guò)程[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1990.

TK229

A

1671-0037（2014）07-107-1

任祥翔(1989.5-)，男，碩士研究生，研究方向：動(dòng)力裝置性能與系統(tǒng)優(yōu)化。