起临界循环流化床锅炉垂直管圈水冷壁热敏感性分析

对超临界循环流化床(CFB)锅炉垂直管圈水冷壁的热敏感性系数进行了定量计算,分析了干度、质量流速及压力等参数对锅炉水冷壁热敏感性的影响.对水冷壁在不同锅炉负荷下进行了温度偏差及出口焓值偏差的计算,结果表明,超临界CFB锅炉水冷壁在具有30%热流密度增量条件下,其温度偏差远低于超临界煤粉锅炉水冷壁具有10%热流密度增量时的温度偏差.     

水冷壁热流密度测量与误差分析

循环流化床锅炉水冷壁的热流分布是开发超临界循环流化床锅炉的基础。测量水冷壁背面上的两点温度可以用来大规模测量水冷壁的热流密度。分析了热流密度、床侧温度、水侧换热系数、水侧温度等与水冷壁背面温度差的关系。考察了实际中热电偶布置的位置偏差对热流密度测量计算的影响。     

660MW超超临界循环流化床锅炉水动力及流动不稳定特性计算分析

水动力特性及流动不稳定性的准确计算和分析,对660MW超超临界CFB锅炉水冷壁的优化设计和安全运行具有重要意义。针对我国自主开发的660 MW超超临界CFB锅炉设计方案,将其水冷壁系统等效为由流量回路、压力节点和连接管组成的流动网络系统,根据质量守恒、能量守恒和动量守恒方程建立了水动力计算数学模型,在此基础上对其4个负荷下的水动力特性进行了计算分析。同时建立了适用于超超临界锅炉流动不稳定性计算分析的一维单通道通用数值计算模型,选取25%锅炉最大连续出力(boiler maximum continue rate,BMCR)负荷下的危险回路进行了流动不稳定性的计算分析。计算结果表明,超超临界CFB锅炉水冷壁系统的总压降低于煤粉炉的压降;水冷壁流量分配呈正响应特性,4个负荷下最大的流量偏差为20.98%;最大的出口工质温度偏差出现在后墙,为8.4℃;各负荷下的壁温均处于管子材料的允许温度范围之内,不会出现高温爆管的现象;水冷壁不会发生流动不稳定性,锅炉的运行是安全可靠的。     

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W形火焰锅炉水冷壁吸热偏差的试验研究

以600 MW超临界压力W形火焰直流锅炉为例,对不同工况下水冷壁的吸热偏差进行了测量和计算。结果表明:启动过程水冷壁管出口工质温度分布很均匀,吸热偏差趋近于1;亚临界压力下,水冷壁管自补偿特性较好,热偏差逐渐减小;超临界压力下热偏差较大;在上部水冷壁管吸热偏差比下部水冷壁大。     

超临界CFB锅炉给水中断BT后水冷壁安全性分析

CFB锅炉在运行过程中主循环回路存有大量的高温物料,为了解CFB锅炉因给水泵突然跳闸等事故造成锅炉给水中断触发BT(Boiler Trip)的情况下水冷壁管的温度变化情况,东方锅炉借助清洁燃烧与烟气净化四川省重点实验室3MW CFB燃烧试验台,搭建了模拟实炉BT状态下水冷壁换热的试验装置,开展了高温灰渣堆积状态下向水冷壁管传热的试验研究。通过实测研究数据对BT后水冷壁的安全性进行计算评估,得到了水冷壁蒸干和达到壁温限值2种条件下的时间,为超临界CFB锅炉是否设置紧急补水系统及锅炉给水中断事故应急预案提供依据。     

液态排渣炉下炉膛一维热流密度分布特性计算

以某1025t/h液态排渣锅炉为研究对象,对其下炉膛一维热流密度分布情况进行了计算,所得计算结果与下炉膛各段水冷壁吸热量吻合较好。计算表明,烟气温度、热流密度以及水冷壁的吸热热流密度的变化规律基本一致,随着煤粉颗粒的燃烧、热量的释放,烟气温度、热流密度以及水冷壁的吸热热流密度逐渐增加,但到达峰值后又呈下降趋势。     

超临界“W”火焰锅炉水冷壁的优化设计

阐述了超临界"W"火焰锅炉水冷壁的优化设计。针对超临界锅炉垂直管屏水冷壁运行中出现的热偏差较大和必须降低流动阻力的要求,以及"W"火焰锅炉由于炉型结构和水冷壁系统复杂,不便于采用螺旋管圈和炉内热负荷分布复杂的问题,根据实际运行数据、试验数据以及计算数据,论证了提高超临界"W"火焰锅炉性能的主要技术措施。包括:改进现有"W"火焰炉型结构,提高"W"火焰炉型对超临界压力下工质热物性的适应性能,避免现有2种炉型运行缺陷的叠加,掌握热负荷分布变化和水冷壁流量分配的一致性关系,控制水冷壁出口的温度和温度偏差,改进正流量补偿特性对水冷壁工质温度偏差的抑制作用的有限性,采用优化内螺纹管垂直管屏水冷壁和低质量流速等。     

超临界循环流化床锅炉屏式过热器吸热量偏差特性研究

超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)燃烧技术作为一种具有综合性优点的技术,被广泛应用,但其炉膛中屏式过热器爆管泄漏问题频繁发生,故有必要对其水动力特性及吸热量偏差特性进行研究分析。根据针对超临界CFB锅炉炉膛内屏式过热器所建立的复杂流动网络系统的数学模型,及屏式过热器出口汽温分布实炉测量数据,对热负荷进行反推,计算分析了河曲电厂350MW超临界CFB锅炉以及白马电厂600MW超临界CFB锅炉中屏式过热器流量分配、出口汽温分布及壁温特性,并计算得到了屏式过热器中吸热量热偏差系数分布。计算结果表明,屏式过热器吸热量及热偏差系数在近壁侧、近火侧较小,在受热面中部则二者较大,这是由于各处烟气颗粒浓度的不同而影响传热造成,对吸热量及传热系数的分析研究对超临界CFB锅炉的设计及优化改造提供了理论依据。     

超临界及超超临界锅炉水冷壁壁温偏差研究

根据国内超临界锅炉的实际运行数据和超超临界锅炉的设计数据,研究了影响其水冷壁壁温偏差的主要因素。重点研究了水冷壁受热偏差、质量流率、工质焓增、变压运行、工质热物理特性等对于螺旋管圈水冷壁和垂直管屏水冷壁壁温偏差的影响关系；分析了控制超超临界锅炉水冷壁壁温偏差的技术措施：采用内螺纹管,降低水冷壁管外烟气侧热负荷和热偏差,适度控制质量流率的裕量,合理控制下辐射区和上辐射区水冷壁的工质焓增,采用节流圈调节流量偏差和利用垂直管屏在低质量流率下的正流量补偿特性等措施,可有效控制超临界和超超临界锅炉水冷壁的壁温偏差。     

热敏感性对直流锅炉水冷壁安全运行的影响

根据汽液两相流动阻力的计算式,推导出了流量敏感系数,出口焓值敏感系数的表达式。对直流锅炉内螺纹管、螺旋管圈水冷壁的热敏感系数进行了定量计算,分析了各种因素对热敏感性的影响,并对两种水冷壁管屏在热负荷不均时的温度偏差、焓值偏差进行了讨论,对直流锅炉安全运行具有一定的指导意义。     

热敏感性对直流锅炉水冷壁安全运行的影响

根据汽液两相流动阻力的计算式,推导出了流量敏感系数、出口焓值敏感系数的表达式.对直流锅炉内螺纹管、螺旋管圈水冷壁的热敏感系数进行了定量计算,分析了各种因素对热敏感性的影响,并对两种水冷壁管屏在热负荷不均时的温度偏差、焓值偏差进行了讨论,对直流锅炉安全运行具有一定的指导意义.     

东锅600MW超临界W火焰锅炉水冷壁热偏差及控制措施

超临界W火焰锅炉在燃烧器布置型式、水循环方式、水冷壁型式等方面的技术特点,决定了超临界W火焰锅炉水冷壁管间热偏差不可避免的存在,本文就超临界W火焰锅炉水冷壁管间热偏差产生的原因及控制措施进行了简要的分析,为茶园电厂日后机组的安全稳定运行提供一定的指导。     

超超临界1000 MW二次再热机组塔式锅炉水动力特性及壁温分布规律

超超临界二次再热锅炉运行参数高,其水冷壁服役环境更为苛刻,这对其水动力提出了更高的要求。本文以华能莱芜发电有限公司超超临界1 000 MW二次再热机组塔式锅炉为例,建立了水动力计算模型,通过现场数据采集和水动力计算相结合的方法,分析了BMCR、75%BMCR、50%BMCR、35%BMCR工况下的水动力特性及壁温分布规律。结果表明:下炉膛螺旋管圈水冷壁可以有效降低热负荷分布偏差带来的影响,明显减小流量分配偏差,抑制出口壁温偏差;上炉膛垂直管圈水冷壁虽然有一定的流量偏差,但由于超超临界二次再热机组塔式锅炉上炉膛内部有大量对流受热面,水冷壁的热负荷分布系数明显低于下炉膛,其壁温偏差仍然保持在合理的范围。     

700℃超超临界循环流化床锅炉方案设计研究

在总结国内330 MW和600 MW循环流化床(circulating fluidized bed boiler,CFB)锅炉开发研制及工程经验基础上,进行了蒸汽温度为700℃的350 MW超超临界CFB锅炉方案设计,并对工质流程及关键部件结构进行分析计算和设计研究。具有先进蒸汽参数的350 MW超超临界CFB锅炉采用H型整体布置,4个蒸汽包覆式旋风分离器布置在炉膛两侧,配有相应的紧凑型气动均流换热床。锅炉水冷壁为低质量流速垂直管圈结构。双回路给煤系统可保证均匀可靠地向炉内送入燃料。     

基于矩量法的超临界锅炉水冷壁温度场数值计算

超临界、超超临界锅炉水冷壁尤其是燃烧器区水冷壁温度场计算对锅炉的安全运行具有重要意义。该文建立了燃烧器区螺旋管圈水冷壁及鳍片截面的二维稳态导热方程,推导了基于矩量法的有限元数值计算公式,采用双线性四边形单元对截面进行剖分。用分区段热力计算方法确定水冷壁各区段热负荷。依据机组实测的水冷壁入口和出口工质温度和压力,通过计算热负荷引起的焓增确定各校核截面的工质温度和压力。从而确定管内的对流换热系数。计算了不同启动方式下水冷壁管壁内侧温度及其变化率,为指导锅炉的安全稳定运行和锅炉管壁选材提供了依据。     

超临界循环流化床锅炉的研发

对超临界循环流化床（CFB）锅炉技术特点进行了分析,提出了超临界CFB锅炉设计时应重点研究的关键技术,如炉内二维传热特性、热流密度分布规律、垂直管屏水动力特性、分离器气固分配均匀性等。简要介绍了西安热工研究院有限公司超临界600MW CFB锅炉的设计方案。     

600MW超临界循环流化床锅炉水冷壁设计及运行特性

超临界循环流化床锅炉将循环流化床燃烧技术与超临界蒸汽压力循环优点相结合。提出了超临界循环流化床锅炉水冷壁布置方案设计的难点,介绍了东方锅炉设计的600 MW超临界循环流化床锅炉水冷壁系统特点及其优点;并对锅炉实际运行数据进行分析。结果表明炉膛水冷壁吸热偏差较小,锅炉满负荷运行时水冷壁出口蒸汽温度最大偏差为17.0℃,中隔墙出口蒸汽温度最大偏差为28.0℃,均远小于设计允许值,东方锅炉600 MW超临界循环流化床锅炉水冷壁设计是成功的。     

超超临界循环流化床锅炉膜式水冷壁管温度与应力分析

超临界循环流化床（CFB）锅炉在运行中发生传热恶化使水冷壁出现裂纹,增加水冷壁爆管和泄漏的概率。以某在建超超临界CFB锅炉为研究对象,建立膜式水冷壁的二维有限元计算模型,分析不同传热恶化程度对水冷壁的温度和热应力的影响。结果表明:正常传热与传热恶化时水冷壁管内外壁面温度随方位角θ的变化规律一致,传热恶化时水冷壁的温度整体升高,最高温度由向火侧鳍片中点转移至水冷壁管向火侧顶点;水冷壁管向火侧变形的变化趋势和温度的变化趋势相同,传热恶化时水冷壁的温度和热应力会超过材料的允许温度和屈服强度,反复的传热恶化是导致水冷壁爆管的重要因素。     

W形火焰锅炉水冷壁热偏差分析

对超临界压力W形火焰锅炉在不同负荷下的水冷壁热偏差进行计算并分析。结果显示:高负荷和低负荷都会使水冷壁管子产生较大的热偏差,机组在450 MW负荷下热偏差相对较小;前后墙大部分情况下中间部分热偏差系数较大,两侧较小;左右墙热偏差系数分布均匀或者靠近前墙部分稍高;对各个炉墙面来说,工质的平均焓增随着机组负荷的升高而减小;前后墙水冷壁管子平均吸热量高于左右墙。