600MW变压运行直流锅炉水冷壁内螺纹管内壁换热特性的研究

本文阐述国产６００ＭＷ变压运行直流锅炉采用的φ２８×５．４１ｍｍ四头１２Ｃｒ１ＭｏＶ内螺纹管内壁换热特性的试验研究结果。试验参数范围为：压力Ｐ＝１３～２７ＭＰａ，质量流速Ｇ＝４００～１８００ｋｇ／ｍ２·ｓ，内壁热负荷ｑ＝２００～８００ｋｗ／ｍ２。蒸汽干度ｘ＝０～１．０。通过试验，得出了内螺纹管的壁温度变化规律和内壁换热系数的变化规律。根据试验数据总结出了内螺纹管内壁单相换热的准则方程和双相换热的准则方程，为锅炉的设计和运行提供了可靠的数据。     

亚临界及近临界压力区低质量流速垂直内螺纹管传热特性试验研究

在低质量流速条件下,对垂直上升内螺纹管内汽水两相流动沸腾传热特性进行了系统的试验研究。试验段采用了材料为SA-213T12的φ32mm×6.3mm四头内螺纹管。试验参数范围为压力p=12～21MPa,质量流速G=232～773kg/(m2·s),内壁热流密度q=132～663kW/m2。试验得到了不同工况下垂直上升内螺纹管的壁温分布特性,分析了压力、内壁热负荷和质量流速变化对内螺纹管传热特性的影响,探讨了传热恶化的发生机制,并给出了能用于工程实际的传热试验关联式。试验结果表明:在亚临界及近临界压力区,垂直上升内螺纹管会发生第2类传热恶化——干涸(dryout),而在试验中未观测到第1类传热恶化——膜态沸腾(departure from nucleate boiling,DNB)。压力与内壁热负荷的增大,以及质量流速的减小,均会导致干涸提前发生和干涸后的壁温飞升值增大。与亚临界压力区相比,内螺纹管在近临界压力区的传热特性变差,管壁温度显著升高,发生传热恶化时的临界焓值减小。     

超临界水冷堆类四边形子通道内超临界水的传热试验研究

在压力23~28 MPa、质量流速700~1 300 kg/(m2·s)、热流密度200~800 kW/m2的参数范围内,对超临界水冷堆堆芯棒径D=8 mm、栅距比P/D=1.2的类四边形子通道内超临界水的传热特性及管壁温度分布进行了试验研究,分析了压力、热流密度和质量流速对管壁温度及传热特性的影响,并与环形通道内超临界水的传热特性进行了对比。试验结果表明:在超临界压力区,类四边形子通道管壁温度随着焓值的增大而逐渐上升,换热系数在拟临界点附近达到峰值,低焓值区的换热系数比高焓值区大;随压力增大,壁面温度升高,换热系数峰值减小;热负荷的增大和质量流速的减小均会使壁面温度升高,换热系数减小,削弱传热强化。与环形通道对比发现,在低焓值区,类四边形通道与环形通道内壁温度和换热系数相差不大;超临界水在类四边形子通道内比在环形通道内更容易渡过拟临界区,拟临界区对类四边子形通道的影响比对环形通道的影响小。     

基于无量纲结构因子的低质量流速内螺纹管中超临界水流动和传热性能分析

无量纲结构因子的合理选取对超临界及超超临界循环流化床锅炉中低质量流速内螺纹管的性能比较及通用换热关联式的发展具有重要意义。文中使用经过实验验证的数值模型,对具有不同几何结构的内螺纹管流动和传热特性进行了分析。结果表明,在无量纲结构因子βW=1.92~3.80、质量流速200~800kg/(m~2·s)、热流/质量流速比0.35~1.5k J/kg的范围内,βW能准确描述内螺纹管中超临界水的对流换热特性。βW相同时,内肋螺旋效应的有效作用区域(边界层对数区初段y+=30~100)中流场旋流强度基本一致,内螺纹管的传热性能也基本相同。肋结构对垂直上升流动超临界水换热的影响在Bo=10-5~10-4、βW2.58范围内最为明显,在此范围之外,其影响大小明显弱于强物性变化作用和浮升力作用。最后,指出发展精度更高的强制对流换热关联式是提出准确的内螺纹管超临界水对流换热关联式的基础。     

基于改进Messinger覆冰模型导线防冰临界电流计算及其影响因素分析

为了得到不同覆冰气象条件下导线防冰临界电流,基于电流防冰时导线表面水膜流动,建立导线表面水膜流动模型对Messinger覆冰模型进行改进,确定了过冷水滴局部撞击系数(LCC)、导线表面局部对流换热系数(LHTC)与导线表面液态水局部冻结系数(LFC)计算方法。首次计算导线表面LHTC与LFC,并基于LFC计算结果,实现了导线防冰临界电流自动计算。计算结果表明:导线表面LCC、LHTC和LFC在导线驻点位置达到最大值,其中LFC随电流增大而减小;风速、温度是影响防冰临界电流的主要因素,含水量与水滴直径大小对临界电流没有明显影响。     

内循环流化床内置床换热器传热特性试验研究

在2.5MW(t)内循环流化床锅炉中试装置上,用自制的传热测试管,进行内置床换热器内传热状况的测定与分析。试验测量换热器中埋管管束表面与床层间的换热系数,研究了流化风速、颗粒粒径、床层温度对平均换热系数的影响规律,分析了埋管表面周向局部对流换热系数的分布状况。结果表明:当换热器内流化风速较小时,换热系数随风速的增加而变大,到达最佳流化风速时,换热系数达到最大值,之后随着风速的增加,换热系数稍有降低,然后趋于定值;颗粒粒径越小,对埋管表面的换热效果越好;埋管表面换热系数随床层温度的升高而增大;埋管的背风面换热系数总体大于迎风面,且随着风速的增加,分布趋向于均匀。针对此型内循环流化床内置床换热器中水平埋管,提出了其表面换热系数的试验关联式,较好地将试验值与预测值的偏差控制在25%以内。     

冰箱用翅片蒸发器管径对换热性能影响的实验研究

家用冰箱蒸发器采用不同的换热管管径,对换热器单体换热性能以及冰箱整机性能均会产生差异.对风冷冰箱翅片蒸发器在不同风速以及不同质量流量下,换热管管径与蒸发器换热性能的影响进行研究,通过换热器性能测试台对5 mm/6.35 mm/8 mm管径在不同风速下的换热系数、换热量、压降损失等性能参数进行对比测试分析,结果表明:在系统质量流量为0.5 g/s、风速为1.6 m/s时,6.35 mm管径蒸发器具有较优的换热性能,较5 mm管径提高9.7％,较8 mm管径提高7％.     

亚临界300MW机组锅炉水冷壁爆管原因分析

通过爆口宏观检查、几何尺寸测量、化学成分分析、拉伸性能试验、金相检验、能谱分析等对亚临界300 MW机组锅炉水冷壁内螺纹管爆管原因进行了分析.结果表明,水冷壁爆管是由于氢损伤所致.     

冰箱用翅片蒸发器管径对换热性能影响的实验研究

家用冰箱蒸发器采用不同的换热管管径,对换热器单体换热性能以及冰箱整机性能均会产生差异.对风冷冰箱翅片蒸发器在不同风速以及不同质量流量下,换热管管径与蒸发器换热性能的影响进行研究,通过换热器性能测试台对5 mm/6.35 mm/8 mm管径在不同风速下的换热系数、换热量、压降损失等性能参数进行对比测试分析,结果表明:在系统质量流量为0.5 g/s、风速为1.6 m/s时,6.35 mm管径蒸发器具有较优的换热性能,较5 mm管径提高9.7％,较8 mm管径提高7％.     

低质量流速优化内螺纹管的传热特性试验研究

在亚临界、近临界及超临界压力区,对600MW超临界W火焰锅炉水冷壁中垂直上升低质量流速优化内螺纹管的传热特性进行了试验研究,得到了不同运行工况下内螺纹管的壁温分布,分析了压力、外壁热流密度、质量流速对传热特性的影响。结果表明：低质量流速优化内螺纹管具有良好的传热特性,能够有效避免膜态沸腾;在亚临界压力区,压力与热流密度的增大以及质量流速的减小,均会导致干涸提前发生和干涸后的壁温飞升值增大。与亚临界压力区相比,内螺纹管在近临界压力区的传热特性变差,随着压力的增大,管壁温度显著升高,发生传热恶化时的临界干度减小。在超临界压力区,内螺纹管在拟临界点附近出现了传热强化;压力越接近临界压力,传热强化越明显;压力与热流密度的增大以及质量流速的减小均会导致壁温增大。     

超临界W型火焰锅炉垂直水冷壁低质量流速条件下热敏感性研究

针对600MW超临界W型火焰锅炉垂直管圈水冷壁在低质量流速下的热敏感特性,对六头内螺纹管垂直水冷壁600MW超临界W型火焰炉热敏感性系数进行研究,分析了干度、热负荷、质量流速及压力等关键参数对超临界W型火焰锅炉内螺纹管垂直水冷壁流量敏感性系数和出口焓敏感性系数的影响规律,并计算和分析了该锅炉水冷壁在不同锅炉负荷下的温度偏差及出口焓值偏差。结果表明随热负荷增大,流量敏感性系数正向增大,锅炉水冷壁自补偿特性增强,出口焓值敏感性系数减小;流量敏感性系数随着质量流速的增大而减小,当质量流速超过一定值时,流量敏感性系数为负,锅炉水冷壁呈现负流量响应特性;质量流速增大,水冷壁出口焓值受热负荷扰动的影响也逐渐减弱;压力的升高有利于锅炉水冷壁水动力稳定性的增强;随干度增大,锅炉自补偿特性减小,出口焓值敏感性系数为正向增大,出口焓值偏差随着干度的增大而增大。研究结果对超临界W型火焰锅炉的安全运行、防止水冷壁爆管具有重要意义。     

超临界压力下内螺纹管摩擦阻力特性研究

该文研究了国产６００ Ｍ Ｗ 直流锅炉水冷壁内螺纹管在超临界压力下的摩擦阻力特性。试验段为２８ ×５ ．４１ｍ ｍ 的四头１２ Ｃｒ１ Ｍｏ Ｖ 内螺纹管,试验参数为压力 Ｐ＝ ２３ ～２７ Ｍ Ｐａ ,质量流速 Ｇ＝ ６００ ～１８００ｋｇ／ｍ ２·ｓ,工质焓ｈ ＝ ６００ ～２６００ｋ Ｊ／ｋｇ ,雷诺数 Ｒｅ ＝ ５ ×１０４ ～１ ×１０６ 。通过试验,得到了内螺纹管的摩擦阻力系数及其随压力、质量流速、工质焓和雷诺数变化的规律。根据试验数据,总结出了超临界压力下内螺纹管的摩擦阻力系数经验关系式。为锅炉的设计和运行提供了可靠的依据。图８ 表１ 参３     

超临界变压运行直流锅炉内螺纹管螺旋管圈水冷壁的传热特性研究

在压力9~28MPa,质量流速600~1200kg/(m2s),内壁热负荷200~500kW/m2的工况范围内,研究了Φ38.1×7.5mm倾斜上升内螺纹管(倾角α=19.5o)中水的传热特性。试验结果表明:在亚临界压力区,内螺纹管传热强化作用明显,有效地抑制了膜态沸腾的发生,但在近临界压力区此传热强化作用有所减弱。超临界压力区拟临界温度附近,内螺纹管内壁面与流体之间的温差较之前有所增加,但是此增幅远没有亚临界压力区发生传热后的壁温飞升幅度大。随着系统压力接近临界压力,拟临界点附近管壁与工质的温差显著增加。在超临界压力区,不同的质量流速与热负荷比例下,在大比热区内螺纹管内流体传热可能被强化也可能被恶化。在超临界压力下,由于螺旋内槽的旋流作用减弱了自然对流的影响,倾斜上升内螺纹管内壁温度的周向分布比较均匀。在高焓值区内螺纹管的周向最大温差只有10℃左右。文中提出了在考虑大比热区工质物性剧烈变化对传热影响的情况下,倾斜上升内螺纹管顶部内壁传热系数的试验关联式。     

带隔墙的600 MW超临界循环流化床锅炉水冷壁水动力特性

对带隔墙的600 MW超临界循环流化床锅炉水冷壁进行水动力特性及方案选型研究。基于二分法对炉膛水冷壁进行水动力特性计算,得到了采用光管水冷壁加节流圈结构时各负荷下水冷壁出口工质温度及壁温参数。在100%锅炉最大连续工况时,水冷壁工质质量流率低于1000 kg/(m2×s)时可以保证出口温度在422 ℃以下,热偏差位于允许范围内。在75%与50%汽轮机验收工况负荷时水冷壁均未发生传热恶化现象。通过与内螺纹管布置方案计算结果比较,认为采用内螺纹管改善了壁温特性,但对热偏差的改善并没有明显效果。因此对于600 MW超临界循环流化床锅炉,采用光管水冷壁加节流圈结构是可行的。     

超临界压力锅炉螺旋管圈水冷壁传热及壁温研究

该文阐述了６００ＭＷ超临界压力锅炉螺旋管圈水冷壁传热和壁温计算的研究结果。相应编制了螺旋管圈水冷壁的壁温计算程序,利用程序进行了不同负荷下水冷壁出口工质温度、水冷壁受热面不同位置处的金属壁温、内壁放热系数、流体温度及焓值分布等的计算。图２６表２参７     

自主研发600 MW超临界CFB锅炉的设计研究

为进一步发展和提高大容量超临界循环流化床锅炉技术,在研制首台国产210MW和330MW循环流化床(CFB)锅炉的基础上,系统研究了CFB锅炉大型化的关键技术,开展了国产600 MW超临界CFB锅炉的方案设计,对锅炉的炉型结构、关键部件、汽水系统及辅助系统进行了分析和设计研究.介绍了国产600MW超临界CFB锅炉结构:采用"H"型整体布置,6台高温旋风分离器布置在炉膛两侧,配有相应的紧凑式分流回灰换热器(CHE),炉膛水冷壁为垂直管圈结构,双回路给煤系统可保证均匀可靠地向炉内送入燃料.该锅炉技术方案可为工程应用奠定技术基础.     

锅炉螺旋水冷壁T2钢内螺纹管渗漏事故分析

采用宏观形貌检查、化学成分分析、力学性能测试、金相组织检验及扫描电镜分析等方法,对某660 MW超临界燃煤发电机组锅炉中部螺旋水冷壁T2钢内螺纹管的渗漏事故进行分析。结果表明,T2钢内螺纹管渗漏处的线性裂纹是在热轧成荒管时因工艺不当或管坯表面存在缺陷而形成的。建议制造厂加强对热轧荒管表面质量的检查;电厂对同批T2钢内螺纹管端头进行扩大检查,及时发现并消除类似缺陷。     

600MW无烟煤超临界锅炉选型分析

为了更好地解决燃用无烟煤锅炉在选型时遇到的煤的着火、稳定燃烧和燃尽等技术问题,结合实际工程应用,对600 MW超临界W型火焰锅炉和超临界循环流化床（circulating fluidized bed,CFB）锅炉的炉型及运行性能进行了分析与比较。研究结果表明,W型火焰锅炉燃用无烟煤时燃烧性能好,但炉膛出口NO x浓度较高,同时受热面高温腐蚀问题也不容忽视;CFB锅炉燃用无烟煤时燃烧稳定、炉膛出口NO x浓度小,但燃尽性能有待提高。建议600 MW无烟煤超临界锅炉应优先选择超临界CFB锅炉,并通过合理技术途径提高其燃尽性能。     

超临界火电机组汽温动态特性研究

从物理定律出发建立了600MW超临界机组汽温系统的动态数学模型,其中包括单相受热管（过热器和再热器）模型、水冷壁两段简化模型和烟气侧传热模型。此模型繁简适度,便于应用,除了全面地反映了600MW超临界机组过热汽温和再热汽温的动态特性,还可以用于研究锅炉动态过程中工质压力和流量的变化规律。在建模的基础上,对600MW超临界机组在100％负荷下的汽温动态特性进行了仿真研究,仿真结果和理论分析表明,所建立的模型是合理的。     

600 MW超超临界机组锅炉水冷壁壁温特性研究

通过比较2台600 MW超超临界机组锅炉水冷壁不同负荷下的壁温分布情况,分析了水冷壁的壁温特性,并根据2台锅炉当前运行特性的区别,提出了适当降低过热度和调整节流孔圈等建议,为今后投产的同类型锅炉提供参考。