600MW超临界锅炉半辐射受热面积灰监测模型研究

针对燃煤锅炉受热面积灰监测的需求,以某电厂600 MW锅炉的半辐射受热面为研究对象,采用污染率作为受热面积灰监测指标建立了监测模型,提出了一种高温区域烟气温度推算方法,在变负荷工况下考虑了锅炉运行动态特性并引入集总参数动态修正模型,研究了稳定负荷和变负荷工况下半辐射受热面的污染率变化趋势.结果表明:稳定负荷下的积灰监测模型能够满足积灰监测的要求,而变负荷工况下的积灰监测模型虽然在一定程度上缓解了负荷变化的影响,但污染率计算结果波动较大,仍受到负荷变化的干扰.     

适用于变负荷工况的吹灰污染监测模型

针对大型火电机组在AGC控制模式下大幅度变负荷的情况,讨论了稳定负荷的锅炉受热面污染监测模型无法适用于变负荷工况监测的原因。在传统稳态传热理论的基础上,采用动态补偿技术对传热过程中烟气和工质参数在变负荷过程中的响应差异进行了补偿修正,构建了适用于变负荷工况的吹灰受热面污染监测模型,有效抑制了清洁因子计算结果在变工况下的异常趋势,同时减缓了计算曲线波动,在全工况下加强了受热面污染监测模型的计算精度与适应性,具有重要的工程实际意义。     

超临界直流锅炉蓄热的分析与计算

根据水和水蒸气的热力性质,将超临界直流锅炉蒸发受热面分为过冷水段、过渡段和过热段,通过机理分析和模型简化,采用集总参数法建立蒸发受热面、分离器和过热器的模型,利用锅炉结构设计数据计算不同负荷下锅炉的蓄热系数,并对某1 000MW超临界机组锅炉进行实例计算.结果表明:当锅炉在亚临界状态下运行时,随着压力的变化,水冷壁内工质蓄热的变化量大于超临界状态下的变化量;金属的蓄热远大于工质的蓄热,过热器的蓄热占整个锅炉蓄热的70%左右;超临界锅炉的蓄能系数随着压力的升高而减小.     

机组非稳态工况下锅炉中的热量分布

对在机组较大幅度变负荷、启停等非稳态过程中锅炉的热量分布进行了研究.首先对非稳态工况下燃料释放热量的去向进行了理论分析,然后建立了用于各受热面基本参数计算的锅炉动态模型、各受热面热量分布和锅炉中总的热量分布的计算模型,最后以实例进行了计算,得到了某时刻锅炉中的热量分布和某段时间内用于金属温度及工质参数升高的热量变化.通过对锅炉进行热量分布的计算分析,可使机组人员更加全面地掌握机组在非稳态工况下的运行状况,并为机组运行提供更加全面的运行指导.     

超临界直流锅炉实际蓄热系数计算分析

为获得直流锅炉实际蓄热系数,分析锅炉在亚临界或超临界状态下的不同运行特性,根据工质相变对水冷壁进行汽水分段,针对锅炉的各汽水流程部件计算汽水蓄热系数和金属蓄热系数,结合汽轮机调门开度及热耗率变化影响,提出了实际蓄热系数计算方法。以某660 MW超临界机组为例进行计算,结果表明:金属蓄热系数大于汽水蓄热系数,随着负荷升高,汽水蓄热系数变化不大,金属蓄热系数减小;考虑到汽轮机热耗率变化的影响,不同负荷下实际蓄热系数之间偏差有所缩小。     

锅炉高温受热面蒸汽侧氧化膜在线监测技术研究

建立了高温受热面炉内壁温在线监测模型、氧化膜生长模型、氧化膜应力在线监测计算模型和氧化膜脱落评估模型等.在此基础上,开发了锅炉高温受热面蒸汽侧氧化膜管理系统,并利用该系统对某600MW超临界锅炉高温受热面炉内管壁温度和蒸汽侧氧化膜厚度及应力状态进行实时计算与分析.结果表明:利用该系统可以减小沿烟道宽度方向的热偏差,有效降低偏差屏的炉内温度,减缓管内氧化膜生成速率;通过对温度变化速率、氧化膜应力状态的实时监测,可以积极预防氧化膜的脱落和堆积.     

600 MW机组锅炉对流受热面污染状况实验与吹灰优化

锅炉受热面积灰污染导致锅炉运行的经济性和安全性下降。在邹电600MW机组锅炉上进行了不同吹灰间隔与吹灰强度等条件下的对流受热面吹灰实验,利用开发的基于锅炉运行热力参数的在线计算系统对实验过程中各对流受热面污染状况进行了实时监测。根据实验结果和实时监测结果建立了优化吹灰模型,开发了在线吹灰优化系统。所开发吹灰优化系统数月运行结果表明,在采用优化吹灰模型提示的吹灰方式后,锅炉日平均排烟温度比未优化前下降约6°C,锅炉效率提高0.3%以上,经济效益显著。图4表1参7     

Analysis and Calculation of Heat Storage Capacity in Drum Boilers

为解决传统的试验方法获得蓄热系数的困难,通过对锅炉水冷壁、汽包和过热器的机理分析,得出了汽包锅炉蓄热的理论计算方法,对2台不同容量机组的4种工况进行了计算,并通过实际机组运行数据对计算结果进行了验算.结果表明：水和金属的蓄热随压力的降低而增加,蒸汽的蓄热随着压力的降低而降低;各种介质的蓄热在不同负荷下占有的比例不同;运行工况改变时,锅炉蓄热也表现出不同的特征.     

1000MW机组瞬态过程蓄热机理与煤耗计算

建立了瞬态过程工质蓄热模型、金属蓄热模型和煤耗计算模型,对某1 000 MW机组瞬态工况试验过程进行了计算分析,得到了试验过程机组蓄热率和蓄热影响下机组发电标准煤耗增量曲线,分析了不同负荷下各受热面的蓄热分布情况,并与现场实测数据进行了对比.结果表明:机组总蓄热率与金属总蓄热率的变化趋势几乎一致,金属总蓄热率约为工质总蓄热率的1.5~2倍;工质蓄热率中水冷壁工质所占比例最大,过热器工质所占比例最小;受蓄热影响,机组升负荷试验过程中,发电标准煤耗最大增加了3.48g/(kW·h),而在降负荷试验过程中,发电标准煤耗最大减少了3.2g/(kW·h).     

电站锅炉对流受热面积灰在线监测的研究

针对在线监测电站锅炉对流受热面积灰的需要,建立了对流受热面的污染监测模型.以HG1021/18.2-YM9型锅炉为监测对象,开发了受热面积灰在线监测系统,成功实现了锅炉对流受热面污染的在线监测.     

燃煤电站锅炉对流受热面积灰在线监测的研究

针对在线监测电站锅炉对流受热面积灰的需要,建立了对流受热面的污染监测模型。以某300 MW机组的1 025 t/h锅炉为监测对象,开发了受热面积灰在线监测系统,成功实现了锅炉对流受热面污染的在线监测。     

600 MW超临界锅炉尾部对流受热面积灰监测研究

为实现电厂按需吹灰,基于热平衡原理选取污染率作为积灰监测指标反映受热面的积灰程度,针对尾部对流受热面建立积灰监测模型并形成污染率计算流程。以某台600 MW超临界变压运行直流炉为实施对象,对尾部低过、低再及省煤器三个受热面进行污染率计算分析,结合积灰监测结果和安全经济性原则对尾部受热面的吹灰方式进行动态调整,并进行了3天积灰试验。结果表明:建立的积灰监测模型可准确反映受热面的积灰程度;工质吸热量可作为辅助参数判断受热面的积灰情况;整体优化了对象锅炉尾部受热面的吹灰策略,给出吹灰频率可适当减少的吹灰建议,为电厂实际吹灰运行提供了指导与参考。     

基于人工神经网络的电站锅炉积灰实时监测系统

针对燃煤电站锅炉对流受热面积灰,提出了一种基于人工神经网络的积灰实时监测方法:利用受热面清洁吸热量和实际吸热量定义灰污特征参数;通过电厂现有的DAS系统得到的温度、压力和流量等参数可获得大量样本点;建立神经网络模型并进行训练.在燃用神华煤的某300 MW锅炉上进行了试验.结果表明:实测吸热量与预测吸热量的最大误差不超过10%,平均误差为3%左右.该方法可准确预测锅炉对流受热面的积灰情况.     

锅炉省煤器灰污沉积监测模型

从对流换热理论出发,推导出灰污沉积监测的数学模型,通过对简单实用的温度和压差等检测量,直接计算出灰污热阻值,以监测受热面灰污沉积状况.该模型避免了测量热流密度、灰污界面温度和流体速度等物理量.进行了所有工况的灰污热阻正交实验,结果表明该监测模型是合理可靠的.表1参9     

基于改进粒子滤波算法预测健康状态的锅炉吹灰优化

为了对锅炉受热面沉积的灰污进行及时、准确地清扫,制定合理的吹灰优化策略。采用清洁因子来评估受热面的健康状况,并根据实时监测数据结合改进粒子滤波;采用滚筒式预测单次积灰过程内清洁因子未来的变化趋势,并验证了该预测方法的准确度。同时,提出一种基于单位时间传热量损耗最低的吹灰优化模型,吹灰优化计算中采用相同工况下多组清洁因子数据进行拟合。以某300 MW燃煤锅炉为例,验证了所提优化模型的可行性。     

Experimental Study of Heat Transfer and Pressure Drop for H-type Finned Oval Tube with Longitudinal Vortex Generators and Dimples under Flue Gas

To enhance heat transfer and reduce fouling of the finned-tube surface in economizers of coal-fired power plants, heat transfer and pressure drop characteristics for H-type finned oval tube with longitudinal vortex generators (LVG) and dimples, both in-line and staggered arrangements, are studied experimentally under flue dust condition. In addition, the ash samples and heat exchanger surfaces after the test are analyzed to help understanding the ash fouling and tube wear mechanisms. Compared to the original H-type finned oval tube, the Nusselt number of H-type finned oval tube bank with longitudinal vortex generators and dimples is improved by 34.5–41.7% (in-line arrangement) and 28.1–31.7% (staggered arrangement) within the studied Reynolds numbers, while the Euler number is increased by 21.9–28.3% (in-line arrangement) and 19% (staggered arrangement) in the clean finned-tube surface state. In the stable fouling state, the Nusselt number is improved by 37.7–42.3% (in-line arrangement) and 27.8–45.1% (staggered arrangement), while the Euler number is increased by 22.9–25.2% (in-line arrangement) and 33.3–42% (staggered arrangement). The results show that the novel fin structures can both inhibit fouling and enhance heat transfer effectively.     

Experimental Investigation of Crystallization Fouling on Grooved Stainless Steel Surfaces During Convective Heat Transfer

The beneficial aspects of enhanced or extended heat transfer surfaces may be offset if operated under fouling conditions. In this article, preliminary experimental results for crystallization fouling of CaSO₄ solutions onto surfaces with different structures are reported. Flat stainless steel plates (50 mm × 59 mm) with “V”-shaped grooves on the side of fluid flow were used as heat transfer surfaces. Experiments were carried out under both clean and fouling conditions to discern how the same surface structures perform under such circumstances. In addition, the impact of both the direction of grooves with respect to fluid flow (crossed, longitudinal, and mixed flow grooves) and the groove dimensions has also been investigated. Fouling trends are discussed in terms of induction time and fouling rate. Significant differences have been found for the various flow conditions.