600 MW超临界W火焰锅炉防超温燃烧调整试验研究

分析了云南华电镇雄发电有限公司2号600 MW超临界W火焰锅炉水冷壁出现频繁超温的原因,并据此进行了二次风配风、煤粉粒度和一次风压力等方面的燃烧调整试验.结果表明:水冷壁超温是由于配风模式的不合理和炉内燃烧不稳定共同作用而引起的;经燃烧调整后,水冷壁的超温问题得到有效解决,炉内热负荷的分布更加均匀,炉膛负压波动减小,火检信号稳定,火焰电视清晰可见,燃烧更加稳定.     

1000MW超超临界锅炉水冷壁壁温计算

采用分区计算简化大容量高参数超超临界锅炉炉内辐射、对流传热模型,研究炉膛水冷壁热负荷及壁温的空间分布情况,并与试验数据进行了对比,计算结果与试验值之间的偏差较小,最大为5.72%.该模型与算法可给出不同锅炉负荷条件下,水冷壁壁面热负荷与壁温沿炉膛宽度方向的分布规律.结果表明,水冷壁热负荷与壁温均呈现出中间高两端低的弧形分布.四角切圆燃烧锅炉火焰位置对炉内传热有很大影响.模拟计算可为超超临界锅炉的运行提供参考,预测了在材料允许温度范围内,火焰中心偏斜最大不超过2 m.     

贫煤锅炉灵活性调峰优化调整研究

针对贫煤锅炉低负荷稳燃困难、灵活性差的问题,以350 MW超临界贫煤锅炉为对象,进行烟花动力场试验和灵活性调峰优化调整。优化后,锅炉在不投油情况下的最低负荷可降至35%最大连续蒸发量(BMCR),炉内燃烧良好,燃烧器火检无闪烁,炉膛压力稳定;水动力稳定安全,垂直水冷壁相邻测点壁温差小于10℃;脱硝入口烟温351℃,炉膛出口烟温608℃,环保参数优良,调峰经济性良好,优化效果显著。     

600 MW超临界循环流化床锅炉给煤横向扩散系数的试验研究

以世界首台600 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉为研究对象,以烟气组分分布特性为判据,进行二次风射流特性和颗粒横向扩散特性的热态实炉测试,并利用二维扩散模型预测了截面煤颗粒质量浓度分布.结果表明:各负荷下外侧墙二次风的射流深度在3～4 m且横向扩散较弱,煤颗粒的横向扩散系数约为0.24 m2/s;当给煤注入炉膛15 s后,床层煤颗粒质量浓度分布的均匀性明显提升.     

电站锅炉炉膛强化传热分区段计算方法优化

探讨了电站锅炉炉膛水冷壁强化传热改造后炉膛传热计算问题,根据当前电站锅炉普遍采用的分级燃烧技术特点以及传热性质不同,对一维模型分区段热力计算进行改进,将炉膛分为8个区段,其中燃烧器区分为2个区段.根据水冷壁强化传热改造前后吸热量变化,通过迭代计算得到水冷壁强化传热改造后水冷壁热有效系数,代入分区段热力计算公式,得到水冷壁强化传热改造后各区段受热面热负荷和出口烟温.通过编程实现某600 MW超临界锅炉炉膛分区段热力计算.结果表明:改进方法计算得出的水冷壁强化传热改造后水冷壁热有效系数增加了0.051~0.092,炉膛出口烟温降低了45.55K,有利于减轻炉膛出口受热面的结渣.     

600MW超临界循环流化床锅炉水冷壁热应力分析

为研究超临界循环流化床锅炉水冷壁的变形问题,在实炉测量某600 MW超临界循环流化床锅炉炉膛水冷壁壁温分布的基础上,采用数值模拟方法对距离布风板30m高度处4.6m×2m区域的水冷壁管进行了热应力分析。结果表明:80%负荷工况下,距离布风板30m高度处区域的水冷壁管沿炉膛高度方向的温度变化率较大,热应力分布极不均匀;计算区域的水冷壁管整体向下膨胀,由于存在膨胀偏差,水冷壁向火侧向炉内凸起变形,最大变形量约1.14mm;对于整个水冷壁管屏而言,存在的变形量叠加会加剧水冷壁磨损,甚至造成爆管事故。     

1000MW塔式直流锅炉炉膛水冷壁管壁温度和热负荷分布的试验研究

对2台1 000MW超超临界压力塔式直流锅炉炉膛水冷壁管壁温度和热负荷分布进行了测量和计算,并对不同负荷工况、不同磨煤机投运方式下的热负荷和管壁温度分布规律以及炉膛上部垂直水冷壁的热负荷分布进行了分析.结果表明:1 000MW塔式直流锅炉炉膛热负荷的分布规律与其他四角切圆燃烧锅炉炉膛热负荷的分布规律基本一致.由于在最上层的燃烧器上方布置了燃尽风,对炉内烟气的扰动加强,导致沿管长方向的热负荷在54m标高处波动较大;在燃尽风喷嘴中心线以上,因受到燃尽风进入炉膛的影响,水冷壁热负荷大幅度下降.为了避免炉膛大比热区传热恶化,可以将处于拟临界点附近的水冷壁布置在低热负荷区域.     

超临界压力W火焰锅炉炉膛水冷壁热负荷分布的试验研究

对某2×600 MW超临界压力变压运行W火焰直流锅炉炉膛水冷壁壁温进行了测量,获得了水冷壁热负荷的分布,并对不同工况下的热负荷进行了分析.结果表明:磨煤机投运方式对炉拱下方冷灰斗区域热负荷的影响较大;启动过程中,下部水冷壁热负荷的分布不均匀,但大部分测点的热负荷维持在400kW/m2以内;在满负荷工况下,热负荷很高且分布不均匀;炉内形成了前墙压后墙的燃烧形式.     

基于渣层增长模型的水冷壁背火侧温度表征特性

以某台600 MW超临界锅炉为研究对象,提出了渣层增长模型,考虑焊脚结构对导热的影响建立了结渣水冷壁物理模型,并采用Fluent模拟了不同工况下结渣水冷壁的温度分布,根据240组工况模拟结果,分析了背火侧温差与锅炉关键运行参数的关系.结果 表明:渣层表面温度主要取决于炉膛烟温的变化,背火侧温差(背火侧管壁中点与背火侧鳍片中点之间的温差)受结渣影响明显,可作为诊断结渣厚度的特征参数;背火侧温差与炉膛烟温呈接近线性的正相关关系,其随管内工质对流传热系数的增大而减小,并趋近于一个恒定的温度;在锅炉正常负荷范围内,管内工质对流传热系数对背火侧温差的影响要小于炉膛烟温,但工质温度对其影响基本可以忽略.     

300MW循环流化床锅炉超温问题分析及解决

某自主研发生产的300MW循环流化床(CFB)锅炉在升负荷过程中出现尾部低温过热器、低温再热器管壁超温现象,根据CFB锅炉炉内的传热机理,分析了超温主要原因是锅炉床料太粗,造成炉膛稀相区的固体颗粒浓度小、炉膛传热系数小而使炉内受热面吸热量比例偏少,进而造成尾部低温过热器、低温再热器吸热量偏大而管子超温。通过将炉内大颗粒外排、补充筛分过的较细床料和石灰石等主要措施,完全消除了超温现象,保证了锅炉的安全运行。     

超超临界锅炉变压运行水冷壁的传热特性

针对超超临界机组变压运行中,负荷和参数变化范围扩大,汽水温度剧烈变化的特性,分析了3类不同技术的1 000 MW超超临界锅炉水冷壁出口的汽水焓控制值及其对水冷壁传热特性的影响;根据运行试验数据,分析了1 000 MW锅炉螺旋管圈水冷壁和600 MW超超临界锅炉垂直管屏水冷壁的传热特性和壁温差变化特点;阐述了炉型和水冷壁形式对水冷壁出口汽水焓控制值的影响以及对省煤器水温的限制等。运行和试验数据表明,在近临界压力区、60%~80%额定负荷范围内上水冷壁壁温和壁温差均大于下水冷壁,精确控制水冷壁管内工质焓增和管外热负荷的偏差是减小水冷壁壁温差的有效措施。     

超临界锅炉过热器炉内外壁温对比试验及分析

在600 MW超临界锅炉机组上进行了过热器炉内外壁温测量对比试验,目的是为了全面掌握超临界锅炉过热器炉内壁温状况。试验中实时采集了炉内壁温及炉外壁温的实时数据,并将采集的各种数据分析对比,从而对过热器的炉内壁温分布、炉内外壁温关联规律等进行了分析研究,得到了600 MW超临界锅炉过热器炉内外温度特性即炉外与炉内的管壁温度波动趋势、过热器炉内外负荷、水煤比、主汽温度的波动与炉内外管壁温差波动趋势相同的规律,对于研究600 MW超临界锅炉过热器管壁壁温监测以及寿命诊断具有重要的意义。     

600MW超临界W火焰锅炉燃烧特性及水冷壁分布参数混合模拟

以东方锅炉600MW超临界W火焰锅炉为研究对象,从非预混燃烧、气相湍流、颗粒相轨道模型、辐射传热、煤粉挥发分燃烧等模型入手,运用计算流体力学软件FLUENT进行了计算流体力学(CFD)模拟,同时建立了炉膛水冷壁一维分布参数模型,将其得到的水冷壁温度分布作为CFD模拟的边界条件,通过两种模型的混合模拟,得到了更为准确的基础工况和变负荷工况下炉膛内温度场、流场、组分浓度场的分布特性,并分析了炉内煤粉燃烧规律的变化。     

600MW亚临界锅炉低氮改造后汽温特性研究

以某台600MW亚临界锅炉为例,分析了低氮改造对其汽温静态特性和动态特性的影响.结果表明:低氮改造后炉内温度场、受热面结渣情况和锅炉运行模式均发生较大变化,对锅炉汽温特性产生较大影响;高负荷时锅炉汽温主要受分级燃烧导致的炉膛出口烟气温度上升和受热面结渣改善导致的炉膛出口烟气温度下降的综合影响;低负荷时锅炉汽温主要受分级燃烧导致的炉膛火焰中心高度降低和炉膛出口氧量的影响;快速降负荷过程中,炉膛火焰中心高度降低与汽轮机高压缸排汽温度下降对再热汽温的叠加影响是导致再热汽温易超跌的主要原因.     

300MW循环流化床锅炉屏式受热面传热系数计算及其变化规律

根据300MW循环流化床（CFB）锅炉现场测试数据并结合以往CFB锅炉传热系数的研究成果,建立了屏式受热面烟气侧的传热模型,包括辐射传热模型和对流传热半经验公式．利用该模型对某300MWCFB锅炉在94％锅炉最大连续蒸发量（BMCR）工况下炉膛内屏式受热面的传热系数进行了计算,分析了屏式受热面管间节距、炉膛温度、工质温度、壁面黑度及烟气速度等因素对传热系数的影响．结果表明：烟气速度、炉膛温度和壁面黑度对传热系数的影响较大,所建立的传热模型能够合理地反映主要因素对CFB锅炉屏式受热面传热的影响．     

超临界锅炉中间点温度控制问题分析

结合国内新一代600 MW超临界锅炉的实际,综合分析了超临界锅炉中间点温度的控制与水冷壁传热特性以及汽温调节的关系,对超临界锅炉工质的热物理特性、水冷壁的类膜态沸腾、管壁过热以及汽温调节等相关问题进行了比较深入地理论分析。     

600MW低质量流速垂直管圈超临界煤粉锅炉设计开发

分析现有几种常见的超临界煤粉炉水冷壁布置型式的特点、切圆和前后墙对冲燃烧方式以及垂直管圈水冷壁关键参数的选取原则,设计开发了低质量流速垂直管圈600MW超临界煤粉锅炉。满负荷工况下,水冷壁设计质量流速为940 kg/m2·s。这一方案使用西门子公司低质量流速垂直管技术,结合垂直水冷壁结构简单、低质量流率工质具有自补偿特性的优点,取消了节流孔圈,避免了水冷壁及下集箱的复杂结构,同时消除了运行过程中孔圈结构堵塞造成管壁超温的安全隐患,在炉膛上、下水冷壁之间设置中间混合集箱,将来自下炉膛的工质进行混合,以减小由吸热不均匀和炉膛结构差异所导致的工质侧温度偏差。最后介绍了锅炉结构,并对其性能进行了预测。     

超临界锅炉螺旋水冷壁流量分配和壁温特性的研究

基于流体管网计算理论,建立了由流量测量回路(以下简称流量回路)、压力测量节点和连接管构成的600MW超临界锅炉螺旋水冷壁流动网络系统。根据质量守恒、动量守恒和能量守恒定律,建立了600 MW超临界锅炉螺旋水冷壁流量和壁温计算的数学模型。采用拟牛顿法对流量回路和节点方程组求解,并开发计算程序,获得了不同负荷下螺旋水冷壁内流动压降、流量分配及壁温特性。结果表明:在100%BMCR(锅炉最大连续蒸发量)、75%BMCR及30%BMCR负荷下,热偏差和流量偏差较小,热偏差最大为5℃,流量偏差最大为7.47%;流动压降与设计值符合较好;水冷壁壁温随炉膛高度增加而升高,最高壁温为469.4℃,各负荷下管壁温度均处在管材强度的允许范围内。     

超超临界二次再热直流锅炉水冷壁水动力特性研究

针对超超临界二次再热直流锅炉水冷壁的结构特点,将水冷壁划分为由压力节点和管组构成的汽水网络系统。根据质量守恒、动量守恒和能量守恒定律,建立了超超临界二次再热直流锅炉水冷壁压降、流量及出口汽温的计算模型。在此基础上,对某电厂1 000 MW超超临界二次再热螺旋管圈直流锅炉在不同负荷时上升系统的总压降、流量分配及上下炉膛水冷壁工质汽温进行了计算。计算结果表明:下炉膛水冷壁流量分配较为均匀,上炉膛水冷壁呈现出正流量响应特性,低负荷时工质温度出现"吸热平坦区",各面墙中部出口汽温最高。     

1000 MW超超临界塔式锅炉水冷壁水动力特性计算及壁温分布研究

针对某电厂1 000 MW超超临界塔式锅炉结构特点,采用流动网络系统,根据质量、动量、能量守恒方程,建立了适用于超超临界塔式锅炉水冷壁水动力计算的模型。水动力计算结果得到：某电厂1 000 MW超超临界塔式锅炉在1 000 MW负荷、750 MW负荷和400 MW负荷下,压降计算结果与实炉数据吻合,并且,程序计算得到的上下炉膛出口汽温与某电厂实际运行数据整体上也比较符合。计算结果表明：下炉膛和上炉膛的水冷壁内壁温度、外壁温度、中间点壁温与鳍片温度均处于材料许用范围之内,水冷壁运行是安全可靠的。并对锅炉在400 MW低负荷运行时的流动稳定特性进行了计算校核,校核计算表明：在400 MW负荷下,流动处于稳定区,水冷壁不会发生流动不稳定性。