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锅炉过热器运行安全性分析

文档作者：朱松强1 ,桑如波2 ,黄津津3 ,忻建华3 文档来源： 1. 浙江省能源投资公司 2. 北仑发电厂 3. 上海交通大学		点击数：	更新时间： 2023年05月04日
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第33卷　第8期
2005年8月华东电力Vol. 33　No. 8
Aug. 　2005
　　经验交流　锅炉过热器运行安全性分析
朱松强1 ,桑如波2 ,黄津津3 ,忻建华3
(1. 浙江省能源投资公司,浙江　杭州　310006; 2. 北仑发电厂　浙江　北仑　315800;
3. 上海交通大学,上海　200030)
摘　要:应用ANSYS软件对某锅炉分隔屏式过热器的应力进行了分析计算,并用Goodman图解法评估分隔屏
的安全性,发现屏晃动单侧值在0. 5 m内,即应力幅值在57. 3 MPa以内时,过热器屏是安全的。若屏晃动单
侧值超过0. 6 m,应力幅值超过70MPa,从锅炉长期运行角度来看,有一定风险。这个结果对锅炉安全监督具
有实际指导意义。
关键词:锅炉;过热器;晃动;爆管
中图分类号: TM621. 2　　文献标识码: B　　文章编号: 100129529 (2005) 0820062203
Opera tion safety of bo iler superhea ter
ZHU Song2qiang1 , SANG Ru2bo2 , HUANG J in2jin3 , X IN J ian2hua3
(1. Zhejiang Energy Invest Company, Hangzhou 310006, China; 2. Beilun Power Plant, Beilun 315800, China;
3. Shanghai J iaotong Univ. , Shanghai 200030, China)
Abstract: The stress on the pendant superheater of a boiler is analyzed and calculated usingANSYS software, and the
safety of the screen is assessed by Goodman diagramming method. If the single2side swinging range of the screen is
below 0. 5 m, i. e. the stress amp litude iswithin 57. 3MPa, the superheater screen is safe. If the single2side swing2
ing range exceeds 0. 6 m, the stress amp litude will exceed 70MPa, which is risky for the superheater from the view
of long term operation of the boiler. The study result p rovides guidance for safety supervision of boilers.
Key words: boiler; superheater; swing; p ipe exp losion
　　某引进型机组锅炉采用单炉膛、平衡通风、前
后墙对冲燃烧和尾部烟道挡板调温的方式。锅炉
的过热器系统中的辐射屏式过热器管屏之间没有
定位管来保持其之间的距离,即在顶棚过热器以
下部分的屏式过热器(达16. 2 m)处于悬挂状态,
从结构分析角度来看,这种设计的屏式过热器在
刚度上显得不足。在运行过程中,由于烟气通过
屏式过热器时,在屏式过热器的两边不可避免地
存在压力差和压力波动,引起屏式过热器发生大
幅度的晃动,据现场目测单侧晃动值达到0. 5 m
以上,频率为0. 5 Hz左右,在事故状态时(临近炉
管泄漏,蒸汽流打在过热器屏上) ,晃动值则更
大。这种晃动给锅炉的安全运行带来了隐患。这
种隐患主要表现在两个方面,一是在顶棚过热器
和屏式过热器的结合部,由于晃动,在结合部分产
生一个交变应力,形成疲劳破坏;二是晃动引起结
合部件之间产生磨损,会引起炉管爆裂,造成停炉
事故,从而引起巨大的经济损失。
为了搞清楚由于悬挂的屏式过热器的晃动而
产生的交变应力对锅炉运行安全隐患所带来的危
害,本文采用结构分析和有限元分析相结合的方
法进行分析计算,以此为根据对锅炉的安全性进
行评估。
1　基本物理模型
结构应力分析采用ANSYS通用计算软件包。
其静力分析的控制方程是
KU = F
式中　K———结构刚度矩阵;
U ———位移向量;
F ———力向量。
计算结果可以得到每个节点上应力状态的全
部分量,然后利用Von Mises公式求得节点上的
等效应力。VonMises公式为:
　σeq =
2
2
·
　(σz -σr ) 2 + (σr -σ; ) 2 + (σ; -σz ) 2 + 3τ2
rz
式中　r, z, ; ———表示径向、轴向和切向。

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