大型电站锅炉过热器和再热器壁温计算方法的改进

本文作者在苏联热力计算方法的基础上,吸收了我国科研工作者在沿集箱轴向流量偏差和同屏辐射热量偏差研究的成果,在导出一次交叉流动汽温变化规律、U型管束交叉流动烟温和汽温的解法的基础上,最后得到综合考虑沿烟道宽度流动偏差、吸热偏差以及同屏的流量偏差、辐射热量分配、沿烟道高度烟温偏差及同屏流量偏差等因素的壁温计算方法。本文还介绍了作者基于上述方法所编制出的壁温计算程序概况和应用该程序于30万千瓦直流锅炉过热器、再热器的计算结果。作者认为,建立井采用合理的、考虑各方面因素的壁温计算程序用于大型电站锅炉的设计,对于提高我国大型机组设计水平、保证机组安全进行有重要的意义。     

基于燃烧与水动力耦合模型的锅炉蒸汽管超温特性研究

提出一种基于燃烧与水动力耦合模型的锅炉蒸汽管壁温度数值模拟方法,对某660 MW超临界切圆燃烧锅炉壁温进行了计算分析。以均匀外壁温为边界条件,利用Fluent软件模拟了煤粉气固流动、燃烧和辐射等过程,获得了炉内不同位置受热管的传热热流。再以热流分布为边界,采用MATLAB软件建立了工质流动及气-壁-汽换热方程组,Fluent软件重新计算的壁温边界。通过编写模型间的网格映射函数,实现壁温的耦合计算。研究表明:壁温计算值与实测值的最大相对误差在2%以内;炉膛出口残余旋转使水平烟道左侧和右上方热流较大,高温再热器和末级过热器的外壁温沿炉宽方向呈双峰分布;高温再热器整级受热管出口壁温的峰谷差值远高于末级过热器,实际运行中应特别注意高温再热器靠烟道左侧管屏外圈管子向火侧弯头处的超温。     

基于热工水力耦合求解的电站锅炉炉管壁温研究

提出了一种对锅炉高温区烟气空间进行网格化划分的方法,建立了相应的过热器炉管壁温的三维分片分段计算模型,通过炉膛燃烧和传热机理在线计算得到高温区烟气温度,并通过迭代方法在线耦合求解各管段的传热量以及各管路中工质的质量流量,最终计算得到过热器各管路和各管段的壁温.结果表明:根据所提出模型和算法而研发的"电站锅炉炉管运行安全远程监测管理"子系统较为精确地实现了炉管壁温的在线分析计算和超温预警,对火电机组的安全稳定运行具有积极意义.     

四角切圆燃烧大容量电站锅炉烟气参数场偏置问题的研究

文章以采用四角切圆燃烧方式的３００ＭＷ以上大容量电站锅炉的大量性能反馈数据及现场试验数据为基础，通过分析和归纳，指出了该类电站锅炉会不可避免地存在上炉膛及对流烟道中的烟气流场，速度和温度场的左右侧偏置现象，并指出了该类锅炉屏式再热器和末级再热器易爆管及末级过热器出口沿炉宽方向左右侧对应点间汽温偏差过大的根本原因。文中还对原则性治理方案进行了可行性论证。并推荐了最优化方案。     

1 025 t/h锅炉再热器超温处理及可行性分析

针对某1 025 t/h锅炉再热器管壁超温、减温水量大的问题,通过现场试验、数值模拟和热力计算等方法,分析管壁超温和减温水量大的原因,提出燃烧调整和受热面改造方案。研究表明：该锅炉末级再热器出口管壁温度存在较大偏差,烟道中间及右侧部分管壁超温,原因在于炉膛出口的烟温偏差;通过将燃尽风由四角均匀配风调整为左侧风门开度50%、右侧风门开度100%,降低了炉膛出口左右两侧的烟温偏差,进而减小了再热器出口的壁温偏差;针对锅炉再热器、过热器减温水量大的问题,进行二次风优化调整,当二次风正塔配风时炉膛出口温度比二次风均等配风和束腰配风时有所降低,有利于降低减温水量;该炉二次风配风优化难以从根本上解决减温水量大的问题,为此提出减少再热器、过热器受热面及增加省煤器受热面的改造方案,使减温水量在不同负荷下均能满足锅炉运行要求。     

对流过热器与再热器的汽温偏差对烟温偏差的敏感性研究

在大型电站锅炉中,烟道内烟温偏差是影响过热器与再热器系统汽温偏差的主要因素之一,因而在设计与运行过程中颇受关注。该文从理论上建立了对流过热器和再热器的出口汽温偏差与其进口烟温偏差之间的关系,据此分析了汽温偏差对烟温偏差的敏感性以及减小过热吕与再热器系统汽温偏差的措施。     

大容量锅炉炉膛对流换热与水冷壁壁温计算

以某台1 000MW超超临界塔式锅炉作为研究对象,采用区域法建立了二维小区换热模型,简化了炉内辐射换热与对流换热,对不同锅炉负荷下对流换热量占炉膛高度方向各分区换热量、炉膛总换热量的比例以及沿炉膛宽度方向水冷壁壁温的分布进行了研究,并与实测数据进行了比较.结果表明:水冷壁壁温计算值与试验值的最大偏差率为5.26%,均呈现中间高、两端低的分布趋势;对流换热量最多可使壁温计算值提高16.7K,计算精度提高3.30%;计算所得的水冷壁壁温最高值为523.5℃,未超出材料的允许温度,且有4.8%的安全裕度.     

高参数大容量电站锅炉过热器再热器的超温问题和炉内壁温在线监测

针对我国超临界和亚临界大容量锅炉过热器再热器的超温爆管及管内氧化垢事故,用电厂实例综述了发生这些事故在运行和设计两方面的因素,指出在运行中减小过热器再热器管组沿宽度的温度偏差是避免这种事故的重要手段.采用具有精度高而且功能齐全的管子炉内壁温在线监测系统可以实现锅炉的实时小偏差运行,减少氧化垢的生成并延长高温管屏的使用寿命.     

2008t/h四角燃烧煤粉锅炉烟温偏差实炉测试分析

大型四角切圆燃烧锅炉的烟、汽温度偏差对其安全运行具有重要影响。在2008t/h锅炉上,对不同负荷工况下炉膛上部屏区烟温及屏式过热器壁温进行了测试。结果表明,汽温左高右低,大致成W型分布形态,而烟温呈M型分布,与汽温分布状态峰谷反向对应。认为炉膛上部空间残余旋转形成沿屏区宽度烟气流量的不均匀分布,因而烟气对受热面的冲刷强度不同,导致屏间烟气换热量存有差异,这是烟、汽温偏差产生的根本原因。     

电站锅炉对流过热器和再热器壁温数值计算方法的研究

对电站锅炉对流过热器和再热器的壁温计算方法进行了改进。将各管组、管段离散化为小单元,按工质流动顺序逐次计算小单元的辐射及对流传热关系,进而求出壁温分布。采用炉膛出口二维烟温分布,从基本的热平衡关系式入手,详尽考虑了影响管子传热的结构、位置、流动等偏差因素。该计算方法符合数值计算的特点,因此便于在计算机上实现快速准确的壁温计算。图７表１参８     

燃煤锅炉三维CFD数值模型水冷壁热边界条件设定方法

目前,燃煤锅炉三维CFD数值模拟中对炉膛水冷壁传热分布的预测大都基于给定的壁面温度边界条件。然而,此方法无法体现锅炉运行状态对壁面传热与壁温分布的影响。提出了一种基于锅炉烟气侧放热与汽水侧吸热间热平衡关系的壁面传热计算方法,并重点讨论了壁面传热系数的物理意义及取值方法。研究发现,壁面传热系数基本由壁面结渣状态决定,因此可根据壁面渣层的传热系数确定。本文方法将影响壁面传热的关键因素合理地体现在计算过程中,同时在模型复杂性与工程适用性之间保持了合理的平衡。采用此方法对一台320 MW锅炉的燃烧与传热分布进行了数值模拟,水冷壁吸热量的预测结果与锅炉运行数据吻合良好。     

高温过热器壁温测试及计算

过热器超温爆管是造成火电机组非计划停机的重要原因之一。为全面掌握过热器壁温状况，在410t/h超高压锅炉上实时采集了炉内壁温及炉外壁温的变化情况。在考虑炉膛出口三维烟温，烟速分布的情况下，建立了过热器炉内壁温分布的计算模型，编写了基于MATLAB语言的三维可视化计算程序。可通过此程序计算得到对流过热器各个管排各部位管壁温度分布，并以图形的方式显示烟温、烟速、及过热器管壁温度的立体分布，将理论计算结果与试验进行了比较，符合较好。     

电站锅炉炉内三维温度场在线检测与分析

在1台670t/h电站锅炉上安装了1套三维温度场可视化监测系统，该系统由炉膛火焰图像探测器、视频分割器及工控机等组成。通过对炉膛火焰辐射图像的处理，采用正则化方法实现了炉膛内三维温度场(沿锅炉高度方向划分为12层横截面)的在线监测。检测结果表明，由于该锅炉掺烧高炉煤气。在沿炉膛高度方向上形成了两个燃烧高温区；炉内平均温度与机组负荷和主汽压力的相关性较好；通过对一次锅炉灭火事件的分析，表明该系统在燃烧诊断方面具有重要作用。     

超超临界锅炉垂直水冷壁热偏差监测系统的应用

针对大容量双切圆锅炉水冷壁热偏差问题,根据水冷壁管结构特征及下水冷壁管出口汽温等运行数据,研究开发B/S架构垂直管圈水冷壁热偏差监测系统。系统实现了水冷壁管工质流量偏差,工质热偏差,沿炉宽、炉深烟气热负荷偏差的在线监测。监测结果为判定水冷壁管内异常阻力特性、分析炉膛热负荷分布规律、优化锅炉燃烧、避免超温引起的降参数运行,提供了有效可靠的数据支持,并为下一步水冷壁监测技术研究工作打下基础。     

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．     

630℃超超临界二次再热塔式锅炉热力特性与壁温耦合计算研究

630℃超超临界火电技术作为下一代超超临界发电技术,对于煤炭资源的节约、发电机组的经济性以及环境改善,都显示了优越性。目前630℃超超临界锅炉的热力计算还缺乏相关研究。本文以某1000MW超超临界二次再热塔式锅炉布置方案为例,将锅炉管道、炉膛、高温受热面作为串联管路计算,在工质侧将热力计算与管路计算进行耦合建立数值分析模型。该计算模型能够同时得到比实现水动力和热力计算更精细的结果,对后续700℃工程持续优化提升做好技术储备。     

不同烟气再循环方案对1 000 MW超超临界二次再热锅炉的影响

为了分析不同再循环烟气抽取点和引入点对某1 000 MW超超临界二次再热锅炉运行参数的影响,提出分别从省煤器和引风机后抽取烟气,并引入到炉膛底部和上部共4种烟气再循环方案。进行热力计算,分析不同负荷、不同再循环率下各方案对锅炉参数的影响。结果表明:烟气再循环会降低炉膛出口烟温和升高排烟温度,抽取点为引风机后,排烟温度升高幅度较大,引入点为炉膛上部时,炉膛出口烟温下降幅度较大;再循环烟气引入炉膛底部可以提高再热蒸汽温度和主蒸汽温度,引入点为炉膛上部不能明显提高再热蒸汽温度且会降低主蒸汽温度;随着再循环率的增加以及负荷降低,烟气再循环对蒸汽温度的影响程度增加;从省煤器后抽取烟气的方案对锅炉热效率的影响较小,但再循环风机磨损较严重,从引风机后抽取烟气对锅炉热效率影响较大。     

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.