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。     

低质量流率垂直管圈超临界煤粉锅炉的水动力特性分析

为研究超临界条件下低质量流率垂直管圈锅炉的水动力特性,建立了超临界锅炉上升管水冷壁内工质的流动和传热模型,对采用低质量流率垂直管圈的600 MW超临界煤粉锅炉的水动力安全性进行计算,分析全负荷条件下不同质量流率的垂直光管和垂直内螺纹管水冷壁管内工质的流动、传热及压降变化,对2种布置方案的优缺点进行比较。此外,还考虑了加装节流圈和中间混合集箱对垂直布置的水冷壁水动力特性的影响。综合计算结果,给出安全的垂直水冷壁布置型式,为锅炉设计提供参考.     

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。     

600 MW超临界CFB锅炉的水动力计算

在较低的质量流速条件下,对600 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉采用一次垂直上升的奥氏体钢光管、碳钢光管、四头内螺纹管、单头内螺纹管的水冷壁管进行了水动力计算。结果表明:(1)降低水冷壁管的摩擦阻力系数可以减缓热偏差,并降低总压降;(2)随着偏离中心管距离的增加,4种水冷壁管的热偏差均降低,摩擦压降、加速压降也逐渐降低,而重位压降逐渐增加;(3)随着偏离中心管距离增加,4种水冷壁管的流量偏差变化趋势不同,奥氏体钢光管的流量偏差逐渐降低,碳钢光管的流量偏差先增加后降低,而四头内螺纹管和单头内螺纹管的流量偏差都逐渐增大。     

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。     

首台600 MW超临界W火焰锅炉水动力特性计算及分析

为校核锅炉水冷壁的安全与可靠性,采用锅炉水动力特性程序,将现场运行参数作为初始值,对世界首台设计并在某电厂投运的600 MW超临界W火焰锅炉的水冷壁流量分配和出口工质温度进行了计算,并将结焦工况与无结焦工况的水动力特性进行了对比。水冷壁出口工质温度的计算结果与实炉数据在总体数值和分布趋势上比较符合,表明所采用的程序可适用于实际工程。计算结果表明：采用了低质量流速优化内螺纹管垂直管屏技术的下炉膛回路流量分配呈现良好的正响应特性,而采用光管的上炉膛回路流量分配呈现负响应特性。与无结焦工况相比,结焦工况下下炉膛侧墙与翼墙回路的质量流速有所降低,所有回路出口工质温度均降低。     

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。     

高参数超超临界二次再热机组锅炉垂直管圈水冷壁水动力特性分析

相对于常规电站锅炉,高参数超超临界二次再热机组锅炉具有炉内热负荷分布复杂、水冷壁工质温度水平较高、工质大比热容区吸热能力下降等特点,这对锅炉水动力的设计提出了更高的要求。对此,本文以华能安源发电有限责任公司超超临界660 MW二次再热机组锅炉为例,通过数值模拟和水动力建模计算相结合的方法,对超超临界二次再热机组锅炉垂直管圈水冷壁的水动力特性进行了详细计算和分析,获得了相应的流量分配规律以及汽温和壁温分布特点。结果显示:BMCR工况下,下炉膛和上炉膛水冷壁均存在流量偏差和壁温偏差,整体呈负流量响应特性;每面墙水冷壁内流量呈两端高、中间低分布;汽温和壁温分布则为中间高、两端低。本文研究成果可以为高参数超超临界二次再热机组锅炉垂直管圈水冷壁的水动力设计和优化提供参考。     

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。     

某超临界W锅炉启动阶段水冷壁壁温特性研究

对某超临界600 MWe W火焰锅炉启动过程中水冷壁壁温分布特性进行了分析,研究结果表明造成水冷壁壁温偏差的首要因素是热偏差,水冷壁壁温达到最大的负荷点并非一定是机组的最高负荷点,在锅炉点火阶段水冷壁管壁温度分布十分均匀,壁温偏差基本在±5℃内。从并网至负荷150 MW,水冷壁整体平均壁温随着负荷的上升呈缓慢增长趋势,负荷越高水冷壁壁温越高;此负荷段前墙后墙水冷壁壁温分布较均匀,前后墙水冷壁平均壁温相差不大,平均温度差值在±5℃内。而在转直流升负荷阶段水冷壁壁温变化较大,约在280 MW负荷时最高壁温/最低壁温偏差达到最大值,整体呈现"中间高两边低"的规律。在60%BMCR负荷以上时,下炉膛水冷壁壁温最大偏差在50℃以内,而上炉膛水冷壁壁温最大偏差在100℃以内,锅炉运行中存在上辐射区水冷壁出口段的壁温偏差比下辐射区大的现象。为了防止水冷壁超温以及壁温偏差增大,注意水煤比和燃料量的增加速率,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。     

300MW CFB锅炉屏式中温过热器管壁温度计算分析

针对循环流化床(CFB)锅炉炉内屏式过热器管子超温爆管问题,建立了某300 MW CFB锅炉屏式中温过热器管壁温度的有限元计算模型,采用四节点四边形单元对温度场剖分并进行了计算分析,不同负荷不同蒸汽流程布置方式(U型布置和Z型布置)的管壁温度分布计算结果表明:不同工况下管壁最高温度出现在鳍片的中心位置处,管内壁温度较低,接近于工质温度;在相同的边界条件下,300 MW CFB锅炉屏式中温过热器蒸汽流程Z型布置优于U型布置。计算结果与实际工程的运行情况吻合良好。     

600 MW超临界循环流化床锅炉外置床壁温特性分析

为了防止首台600 MW超临界循环流化床（circulating fluidized bed,CFB）锅炉外置床受热面发生壁温超温现象,在受热面管壁上安装了温度测点.对锅炉额定负荷下的外置床受热面管壁温度进行了测量,得到了外置床受热面管壁温度的分布特性,在测量数据的基础上分析了外置床受热面的运行安全性.研究结果表明,外置床内的高温再热器管壁温度呈中间高、两边低的马鞍形分布,而中温过热器Ⅰ及中温过热器Ⅱ管壁温度分布比较均匀;外置床受热面管壁温度均在所使用材料的最高允许温度之内,并有足够的温度裕度.最后,针对外置床运行过程中的管壁温度报警值的设定方法提出了技术建议.     

大型循环流化床锅炉外置换热器运行特性分析

为掌握大型循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉外置换热器(fluidized bed heat exchanger,FBHE)的运行特性,在2台实际运行的300MW CFB锅炉上进行了运行特性测试研究,包括FBHE对CFB锅炉床温、汽温的调节及其传热特性的研究。结果表明:带FBHE的CFB锅炉炉膛温度沿炉膛高度分布比较均匀,且在60%锅炉最大连续蒸发量(boiler maximum continue rate,BMCR)以上运行时床温无明显变化,而无FBHE的CFB锅炉床温随负荷变化明显,炉膛温度沿炉膛高度差别较大,且随着锅炉负荷的降低,差别更明显;锥型阀的开度随锅炉负荷的增加而增大;在负荷不变的情况下,过热器的喷水量和再热器的吸热量随床温的升高递减,但减少幅度较小;不同负荷下FBHE内不同受热面的传热系数不同,其值均随负荷的增加单调增大。     

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.     

470 t/h大型循环流化床锅炉甩负荷试验研究

包头第一热电厂扩建工程470t/h循环流化床锅炉配125 MW双抽式汽轮发电机进行甩负荷试验研究,结合循环流化床锅炉的自身特点及没有高低旁路的情况下进行甩负荷,探讨如何控制汽温汽压等参数；根据循环流化床锅炉的特点,切断燃料后锅炉仍能维持一定时间的正常燃烧,并保持一定时间内电负荷和床温稳定,待床温及电负荷有下降趋势时,将电负荷甩至零,不致造成甩负荷后锅炉超温超压,即安全门未动作,管壁温度不超限,使锅炉在甩负荷后可迅速接带负荷；通过对甩负荷过程中锅炉燃料系统、烟风系统、汽水系统等参数的理论分析及实际甩负荷试验过程观察,证明循环流化床锅炉具有快速变负荷的特性。     

600MW褐煤锅炉机组水冷壁鼓包原因分析

内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司600 MW褐煤锅炉机组采用墙式切圆燃烧方式。自机组投产后,在历次停机检查中均发现水冷壁鼓包现象。分析认为锅炉水冷壁管表面状态不良、管壁传热差及介质流量不足是造成水冷壁鼓包的主要原因。在此基础上提出严格控制锅炉水冷壁温度、加强炉外水处理等预防和改进措施,避免再次发生水冷壁鼓包问题。