1000MW宽负荷超超临界机组锅炉水动力特性计算及分析

针对1000 MW高效宽负荷率超超临界机组锅炉结构特点,将水冷壁划分为由流量回路、压力节点和连接管组成的流动网络系统。根据质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程,建立了超超临界垂直管圈锅炉水冷壁水动力计算模型。利用牛顿弦割法求解非线性模型得到了锅炉在BMCR负荷、75%THA负荷和30%THA负荷下的流量分配、炉膛出口汽温及水冷壁金属壁温分布情况。计算结果表明:各负荷下,壁温和鳍片温度在材料许可范围内,该采用垂直管圈的超超临界机组锅炉水冷壁在水动力方面安全可靠;30%THA负荷时水冷壁不会发生流动不稳定性。     

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。     

超临界机组锅炉20%负荷深度调峰水动力实炉试验研究

为挖掘现有燃煤机组锅炉的深度调峰能力,将华能陕西秦岭发电有限公司7号超临界660 MW机组锅炉各类集箱和大量水冷壁管分别等效为压力节点和流量回路,建立基于流动网络系统法的非线性数学模型。根据守恒定律和传热关联式,通过迭代直接求解得到660 MW（BMCR）负荷时该锅炉的水动力特性,并将计算结果与实炉数据进行比较,验证了模型的可靠性。在实炉试验研究的基础上,计算得到132 MW（20%BMCR）深度调峰干态运行负荷时锅炉水冷壁压力沿流动方向的变化、回路流量分配、炉膛出口汽温分布、管壁金属温度沿炉高方向的变化趋势。实炉试验和计算结果表明,采用内螺纹螺旋管圈布置的超临界660 MW机组锅炉水动力突破了30%BMCR最低启动负荷的限制,实现了20%BMCR深度调峰负荷时的水动力运行安全,且流动稳定特性良好。     

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。     

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。     

30%BMCR工况下超临界锅炉水冷壁水动力安全性评估

以某电厂650 MW超临界锅炉为例,针对锅炉适应深度调峰时运行安全问题,建立水冷壁流量与压力的等效回路法计算模型与螺旋管圈单管热负荷计算模型,对其在超低负荷工况下的水动力进行了计算,得到了螺旋管圈出口外壁温度分布与上下炉膛管子质量流速分布,基于验证后的计算模型计算分析了水冷壁在30%锅炉最大连续蒸发量(BMCR)工况下的水动力安全性。结果表明:超临界锅炉水冷壁螺旋管圈在30%BMCR工况下压降与质量流量曲线呈单值性,管子脉动处于稳定区且有较大裕量。     

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.     

深度调峰负荷时亚临界自然循环锅炉水循环安全计算与分析

为探寻提升火电机组灵活性的技术路径,提升风能等新能源的消纳能力,针对华能国际电力股份有限公司丹东电厂亚临界350 MW机组自然循环锅炉在深度调峰负荷下的水循环安全计算与分析,根据锅炉水冷壁的结构特点,将水冷壁划分为由流量回路、压力节点和连接管组成的流动网络系统。根据质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,建立了亚临界自然循环锅炉水冷壁流量和壁温计算的数学模型。采用对非线性流量平衡和压降平衡方程组进行直接求解的方法,计算得到了深度调峰工况的水动力结果。计算表明:深度调峰25%THA负荷下的循环倍率均大于界限循环倍率,可以满足锅炉安全运行,并有足够的安全裕度;流量和循环流速较合理,四面墙各墙回路流量分配均匀,金属温度能够满足材料强度和抗氧化的要求;在此基础上25%THA负荷不会发生流动不稳定性,且在正常热负荷下不会发生停滞现象。     

超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。     

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.     

超超临界1000 MW机组锅炉水冷壁壁温偏差计算分析及对策

针对平顶山电厂超超临界机组直流锅炉水冷壁壁温偏差过大的问题,本文根据锅炉结构特点和对冲燃烧特性,建立了1 000 MW机组对冲燃烧锅炉水动力计算模型,并通过对比计算结果和试验实测数据,反推锅炉热负荷分布,分析了造成锅炉水冷壁壁温偏差过大的原因,提出了相关应对措施。研究结果表明:该机组锅炉水冷壁壁温偏差过大主要是由炉膛内热负荷不均和流量分配不均引起,同时锅炉结构也对壁温偏差的敏感度有一定的影响;在高电负荷时,计算结果与实测数据能够较好地吻合,但中低电负荷时,水冷壁吸热偏差较大,通过反推,修正了热负荷分布,发现计算值与实测结果接近。建议在运行过程中注意调整同层旋流燃烧器的风粉均匀分配,在变负荷或扰动工况时控制好煤水比,在锅炉设计方面可以调整进入上炉膛前墙和后墙的流动截面比,使流量均匀分配。     

超超临界1000 MW二次再热机组锅炉水动力及流动不稳定性计算分析

大唐雷州电厂超超临界1 000 MW二次再热机组锅炉为Π型布置。由于Π型锅炉汽水流程复杂,可能会存在流量分配不均的风险,导致水冷壁超温造成事故。在宽负荷运行和快速变负荷调峰过程中,由于给煤量的扰动,水冷壁易出现流动不稳定现象。本文采用流动网络系统方法计算了锅炉在BMCR负荷时的质量流速分配、工质汽温以及金属温度分布,并对30%THA负荷进行了流动不稳定性校核,并在此基础上,分析了水冷壁的优化设计及安全运行特性。计算结果表明,水冷壁能避免管间应力过大和拉裂,在施加热负荷扰动后流量均能恢复稳定,锅炉水冷壁运行是安全可靠的。     

超临界锅炉水冷壁自然循环特性计算

在较低的质量流速条件下,对1000MW超超临界锅炉垂直管屏水冷壁下辐射区进行了水动力计算。结果表明,受热偏高的管子由于自然循环特性流量会增大。随着负荷的增大和水冷壁内工作压力的提高,自然循环的正补偿作用逐渐降低。当锅炉进入超临界直流工况时,流量补偿作用会变小。     

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。     

一种确定锅炉沿炉膛宽度方向热负荷分布的方法

电站锅炉在运行过程中,炉膛热负荷分布受燃料类型、燃烧方式、炉膛形状等多种因素的影响。针对炉膛热负荷分布难以准确预测的问题,提出了一种确定超超临界墙式切圆燃烧直流锅炉沿炉膛宽度方向热负荷分布的计算方法,将某一工况下管子出口温度作为已知条件,结合系统结构参数进行水动力计算,建立压降计算模型,研究水冷壁系统的流动特性以及炉膛的传热特性,确定水冷壁系统阻力、压降以及流量分布。根据计算结果得到单根水冷壁管沿炉膛宽度方向的热负荷分布规律,并以此为基础,建立热负荷模型,对另一工况进行计算与分析。计算结果表明,本文所提出的热负荷分布计算方法能够准确反映每根管子总吸热量沿炉膛宽度方向的分布,可以应用于锅炉现场运行的安全性分析。     

1000MW超超临界锅炉机组冷态启动时水冷壁超温的探讨

超超临界锅炉冷态启动时水冷壁容易产生超温,影响水冷壁管材的使用寿命。介绍了1 000 MW超超临界锅炉机组冷态启动时水冷壁的超温情况,通过对比玉环电厂4台锅炉多次冷态启动时的超温记录,分析超温原因。煤水比失调和水冷壁产生壁温偏差是水冷壁超温的2个主要原因。重点分析了造成煤水比失调的影响因素和引起水冷壁壁温偏差的原因。全炉热负荷值过大或水冷壁质量流速不足,造成了煤水比失调;局部热负荷值过大、流量偏差和吸热偏差造成了水冷壁的壁温偏差。针对水冷壁的超温特点,提出了超超临界锅炉冷态启动时水冷壁的壁温控制策略。     

500MW超临界直流锅炉低NO_x燃烧器改造水冷壁水动力计算

将水冷壁流动网络系统等效为流量回路、压力节点和连接管三类元件,对500 MW超临界直流锅炉低NOx燃烧器改造后水冷壁进行了水动力计算,分析了该锅炉负荷在500 MW、250 MW以及200 MW时壁温随炉膛高度的分布。结果表明:锅炉在500 MW时,上、下辐射区的水冷壁内壁温度、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;250 MW时,下辐射区中间点温度不超过510℃,水冷壁是安全的;200 MW时,影响锅炉安全运行。     

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。     

660 MW等级超超临界锅炉低负荷水动力安全性分析

由于现代电力负荷峰谷差逐渐增大,火电必须参与调峰,不再带基本负荷。这些都使得锅炉水冷壁工质在超临界压力与亚临界压力之间不断变化,管内工质既可能为超临界压力水,也可能为汽液两相流,工质热物性变化大,尤其是30%THA工况水冷壁容易发生脉动、水冷壁多值性、停滞、动态不稳定性等问题,因此依托某660 MW超超临界锅炉低负荷工况运行时对锅炉水动力安全性进行核算,校核锅炉受热面工作的可靠性并提出提高可靠性的措施。     

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。