D型锅炉水动力计算创新

任祥翔

（江苏科技大学能源与动力工程学院，江苏 镇江 212003）

D型锅炉水动力计算创新

任祥翔

（江苏科技大学能源与动力工程学院，江苏 镇江 212003）

D型锅炉对流管束中上升管、下降管的具体排数无法简单的判定。实际工程中，设计人员常根据自己的经验进行假设，但常发生假设和实际运行相差较大的情况，导致了水动力计算结果与实际相差很大，给锅炉水动力系统的安全带来了隐患。本文在对这一问题进行深入理论研究之后，提出了用系统运行压差与各管排停滞压差比大小的方法判定对流管束管内工质的流动方向。

D型锅炉；水动力计算；对流管束；工质流向

1 D型锅炉水动力系统的特点

D型锅炉的水动力系统可以布置独立的不受热外置下降管，也可不布置不受热的集中下降管。本文研究的D型锅炉不设置不受热的集中下降管，即受热较弱的管束自然形成下降管。

对流管束中上升管、下降管的具体排数无法简单地进行判定，因为其划分不仅与对流管束各管排自身的结构、热量分配有关，而且还与炉膛结构尺寸、吸热量大小，燃烧器的布置，以及对流区水冷壁的结构、吸热量有关系。实际工程中，工程师们常根据前人设计D型锅炉的运行数据和相关实验数据，利用经验假设对流管束最后面几排受热较弱的管排为下降管，则其前面的管排为上升管。但是，D型锅炉因锅炉参数、热量分配、布置方式、结构尺寸等有很大的差异，每个工程师因为经验、方法等不同，对同一台锅炉的假设也会有很大的差异。所以，水动力计算结果就会相差很大，甚至可能得出相反的结论，导致了水动力计算结果与实际相差很大，给锅炉水动力系统的安全带来了隐患。

因此，要想准确地进行水动力计算，必须首先准确地判定对流管束上升管、下降管的排数。本文在大量的理论研究后，提出了对流管束上升管、下降管的判定方法。

2 对流管束管内工质流向的判定方法

理论上，对流管束中哪些是上升管，哪些是下降管是由整个水动力系统的运行压差Pxt决定的。位于烟气流向前面的管排处于高温烟气区域，因此吸热多，含气率大，密度小，重位压差小，Pxt使工质向上流动，剩余的压差用于克服流动阻力。位于烟气流向后部的管排处于低温烟气区，管子吸热量逐渐减少，含气率低或几乎没有蒸汽产生，工质密度增大，重位压降增大，Pxt不足以使工质上流，于是工质做下降流动。由于各管排含汽率不同，受热强的管子停滞压差小，受热弱的管子停滞压差大。

按烟气流向，先假设最后一排管子为下降管，我们称该管排为分界管排，则前面的管排均为上升管，对整个水动力系统进行水动力计算求出系统运行压差Pxt。

若Pxt大于分界管排的停滞压差Ptz，表明假设的分界管排为上升管，假设错误，说明所有的对流管束均为上升管。

若ΔPxt小于分界管排的停滞压差Ptz，表明假设的分界管排为下降管。此时再假设该管排前一排也是下降管，我们称该管排为新的分界管排，则前面的管排均为上升管。对整个水动力系统进行水动力计算求出系统运行压差Pxt，直到找出 Pxt大于分界管排停滞压差Ptz的那一管排为止，则该管排为上升管和下降管的分界管排。

3 100 t/h中温中压D型锅炉水动力计算实例

本锅炉的对流管束共有17排，根据热力计算结果，参考文献[1]和文献[2]计算了对流管束各管排的停滞压差，结果见表1。

表 1 对流管束各管排的停滞压差

假设第17排为下降管，对锅炉进行水动力计算，得出系统运行压差小于第17排的停滞压差。于是再假设第16排为下降管，对锅炉进行水动力计算，得出系统运行压差小于第16排的停滞压差。于是再向前依次假设，直到发现第12排的停滞压差大于系统运行压差，即对流管束中前12排为上升管，后面5排为下降管，过程见表2。

表 2 对流管束管内工质流向判定过程

4 结语

D型锅炉以其结构紧凑、所占空间小、运行简单、维护方便等优势在供暖、供汽以及电力行业得到了越来越广泛的应用。自然循环锅炉的水动力系统如果出现循环故障，则会导致蒸发受热面的管壁得不到足够的冷却而急剧升温，因此管子强度会降低，或受腐蚀而变薄，就会出现爆管等事故，需要停炉检修，给企业带来巨大的经济损失。对D型锅炉进行较为准确的水动力计算，全面掌握其水动力特性，为制造和运行提供指导，才能确保锅炉长期可靠地运行。

[1]冯俊凯，杨瑞昌.锅炉水自然循环原理、计算及试验方法[M].北京：清华大学出版社，1994.

[2]林宗虎，陈立勋.锅内过程[M].西安：西安交通大学出版社，1990.

TK229

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1671-0037（2014）07-107-1

任祥翔(1989.5-)，男，硕士研究生，研究方向：动力装置性能与系统优化。