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。     

超临界锅炉水冷壁壁温预测耦合模型

近年来可再生能源发电的迅速增长和低氮燃烧技术的广泛应用,加剧了燃煤锅炉水冷壁的超温和高温腐蚀趋势,导致爆管事故频发.预防水冷壁爆管需掌握不同锅炉运行参数下水冷壁的管壁温度分布,为此提出了 一种锅炉烟气侧三维计算流体动力学模型与工质侧一维水动力模型耦合的传热计算模型,通过二模型间壁面热流密度和管内工质温度的数据交互,将烟...     

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。     

1000MW超超临界锅炉高热负荷区垂直水冷壁温度特性研究

针对1000 MW超超临界锅炉水冷壁温度特性,数值研究了炉膛高热负荷区垂直管圈膜式水冷壁截面温度场和炉膛水冷壁温度分布.计算研究表明:水冷壁温度最高区域处于管壁向火侧顶点或水冷壁向火侧鳍端,在低负荷时管壁向火侧外壁温度最高,而高负荷时向火侧鳍端温度最高.管壁最大温差随锅炉负荷升高而显著增大,最高温度亦随锅炉负荷升高而增...     

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。     

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。     

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。     

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。     

300MW超临界二氧化碳锅炉气动力特性及壁温分布

超临界二氧化碳布雷顿循环有着全流量回热、回热量大的特点,使得其进入热源的工质温度远高于同参数的蒸汽朗肯循环。与以水为工质的传统超临界锅炉相比,超临界二氧化碳锅炉具备入口工质温度高,再热气吸热比例较高,锅侧流体远离大比热区等特点。因此,深入研究超临界二氧化碳锅炉气动力特性(对应水工质锅炉的水动力特性)对煤基超临界二氧化碳发电技术的发展意义重大。以300MW,600℃等级的超临界二氧化碳锅炉为例,通过数值模拟和气动力建模计算相结合的方法,对垂直管圈气冷壁和再热气冷壁的气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气温和壁温分布特点。     

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。     

电站锅炉数字化燃烧检测

建设智能化电厂需要进一步提高电站锅炉性能监控水平,从而保障锅炉在全负荷范围内安全、高效运行。通过采用计算机图像处理和辐射逆问题求解方法,耦合炉侧燃烧诊断和锅侧蒸发系统建模,实现了锅炉燃烧过程的数字化检测,并在一台超临界W型火焰锅炉上开展了试验研究。以炉侧燃烧诊断给出的水冷壁表面热流密度分布作为边界条件,按照大比热区的焓值范围划分3个焓值区间分别求解工质侧换热系数,实现了超临界压力下水冷壁温度分布的检测。试验结果表明,炉侧温度检测误差小于50K,锅侧水冷壁检测误差小于1.06%。锅炉燃烧数字化检测技术将为控制炉内燃烧工况的优化分布提供重要参考。     

蒸发吸热比例变化对700℃超超临界机组锅炉设计的影响

与600℃超超临界机组相比,700℃超超临界机组使锅炉蒸发段的吸热比例明显下降,其原因是炉侧烟气释放给水冷壁的纯辐射放热比例无法跟随700℃机组的锅内侧蒸汽吸热比例进行下调,锅内侧的过热度参数选择以及受热面的布置与现役600℃超超临界机组锅炉差异较大.因此,选择合适的过热度、布置蒸汽系统的受热面或设计新的过热器或再热器系统是700℃超超临界机组锅炉需要研究的重点课题.     

水冷壁流量偏差及其超温爆管

简要分析了锅炉水冷壁固有流量偏差及其超温爆管的条件。固有流量偏差不足以引起管壁纯超温,但当水侧有堵塞等导致含汽率增加时,则可引发传热恶化及管壁超温。因此,提高水冷壁的循环倍率,在锅炉制造或检修中,彻底消除水侧堵塞等对预防水冷壁纯超温爆管非常有利。     

锅炉水冷壁工质侧与烟气侧耦合在线计算

提出一种针对锅炉水冷壁的工质侧与烟气侧耦合在线计算方法。基于水动力计算方法，利用数值模拟结果中的烟气侧热负荷数据计算了工质侧的温度、压力、流量分配等，实现了水冷壁处烟气侧与工质侧的耦合计算。计算方法以算法包的形式嵌入至DCS控制系统内，运行人员能够根据锅炉的实时运行数据进行在线的水动力计算。     

超临界600MW锅炉膜式水冷壁的热力学行为研究

建立了超临界锅炉膜式水冷壁的温度场与应力分布的有限元计算模型。计算结果表明,在向火侧中心和鳍片中心的温度最高,而且向火侧内、外壁面温差最大,达29℃;水冷壁管与鳍片的接触面的热应力最大,为1.77 GPa;在向火侧中心的变形量较大,内、外壁面的最大变形量分别为0.193 mm和0.222 mm。     

超临界600 MW机组锅炉膜式水冷壁的热力学行为研究

建立了超临界锅炉膜式水冷壁的温度场与应力分布的有限元计算模型.计算结果表明,在向火侧中心和鳍片中心的温度最高,而且向火侧内、外壁面温差最大,达29 ℃;水冷壁管与鳍片的接触面的热应力最大,为1.77 GPa;在向火侧中心的变形量较大,内、外壁面的最大变形量分别为0.193 mm和0.222 mm.     

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。     

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。     

600MW超临界W型锅炉无炉水循环泵启动特性分析

通过特定工况的选择与控制,分析带启动旁路的600 MW超临界W型火焰锅炉在不同工况下水冷壁温度分布与变化规律,分析水冷壁给水流量的安全裕度,研究带炉水循环泵600 MW超临界W型火焰锅炉进行无炉水循环泵启动的技术环节与运行特性。