600 MW超临界“W”型火焰锅炉优化内螺纹管壁温及热负荷分布试验研究

在超临界"W"火焰锅炉水冷壁上设计安装了监测管内外壁温及管内工质温度的测量装置,得到了优化内螺纹垂直水冷壁管壁温、管内工质温度及典型负荷下炉膛截面热负荷分布等实炉运行数据。试验及研究结果表明:在机组由亚临界到超临界的转换过程中,管水冷壁管内外壁温与管内工质温度呈现剧烈变化状态,在超临界负荷下,内壁与工质的换热明显减弱,水冷壁的安全性受到威胁;管内外壁温差及内壁与工质温差沿炉膛宽度和深度方向均呈现中间高两侧低的分布,水冷壁向火侧管外壁温度大大低于设计值,水冷壁有较大的安全裕量,实际炉膛截面热负荷分布介于两种设计热负荷值之间。     

1000 MW二次再热超超临界锅炉水动力及流动不稳定性计算分析

国电泰州电厂的1 000 MW超超临界二次再热塔式锅炉为单炉膛布置。由于超超临界二次再热锅炉汽水流程复杂,工质温度水平较高,容易出现水冷壁超温现象。锅炉在低负荷运行时,省煤器出口工质欠焓减小,容易造成工质汽化以及流动不稳定现象。采用流动网络系统的水动力计算模型,对锅炉在不同负荷时上、下炉膛水冷壁出口汽温进行了计算,与实炉数据进行了比较,并对30%THA负荷进行了流动不稳定性校核。计算结果表明:100%负荷及75%负荷时,上、下炉膛水冷壁出口汽温运行偏差低于设计编差;施加热负荷扰动后流量在一定时间后能恢复稳定,锅炉水冷壁的运行是安全稳定的。由此表明所建立的1 000 MW超超临界二次再热塔式锅炉水动力计算模型和所开发的程序是可靠的,研究结果为超超临界二次再热锅炉设计提供了参考。     

超超临界二次再热直流锅炉水冷壁水动力特性研究

针对超超临界二次再热直流锅炉水冷壁的结构特点,将水冷壁划分为由压力节点和管组构成的汽水网络系统。根据质量守恒、动量守恒和能量守恒定律,建立了超超临界二次再热直流锅炉水冷壁压降、流量及出口汽温的计算模型。在此基础上,对某电厂1 000 MW超超临界二次再热螺旋管圈直流锅炉在不同负荷时上升系统的总压降、流量分配及上下炉膛水冷壁工质汽温进行了计算。计算结果表明:下炉膛水冷壁流量分配较为均匀,上炉膛水冷壁呈现出正流量响应特性,低负荷时工质温度出现"吸热平坦区",各面墙中部出口汽温最高。     

700℃超超临界塔式切圆燃烧锅炉水冷壁设计

对700℃超超临界塔式切圆燃烧锅炉的水冷壁进行设计,总体方案为下部炉膛采用螺旋管水冷壁,上部炉膛采用垂直管汽冷壁.以660 MW等级700℃塔式切圆燃烧锅炉为设计对象,确定了其水冷壁的结构参数、热力边界条件和热负荷分布曲线,并对其水动力进行了计算.根据管壁温度和鳍片温度计算结果,确定水冷壁材料为水冷壁管下部采用12Cr...     

1000MW超超临界锅炉水冷壁工质温度计算研究

以某台1 000 MW超超临界塔式锅炉作为研究对象,采用分区计算简化高参数超超临界锅炉炉内对流与辐射传热模型,分析不同锅炉负荷条件下膜式水冷壁工质温度的分布规律,将计算结果与实测数据进行比较,最大偏差为1.66%,认为该模型可以预测水冷壁工质温度分布。研究表明:超临界压力下工质由液态直接过渡为汽态,相变区内工质温度变化很小;亚临界压力下存在汽液共存区,其中的工质温度保持不变,当负荷达到662 MW时工质温度为362.5℃,当负荷达到507 MW时工质温度为344.8℃;计算得到工质温度波动在2.8℃以内,螺旋管圈表现出优越的平衡燃烧扰动能力,水冷壁出口最高工质温度为458.0℃。     

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.     

1000MW塔式直流锅炉炉膛水冷壁管壁温度和热负荷分布的试验研究

对2台1 000MW超超临界压力塔式直流锅炉炉膛水冷壁管壁温度和热负荷分布进行了测量和计算,并对不同负荷工况、不同磨煤机投运方式下的热负荷和管壁温度分布规律以及炉膛上部垂直水冷壁的热负荷分布进行了分析.结果表明:1 000MW塔式直流锅炉炉膛热负荷的分布规律与其他四角切圆燃烧锅炉炉膛热负荷的分布规律基本一致.由于在最上层的燃烧器上方布置了燃尽风,对炉内烟气的扰动加强,导致沿管长方向的热负荷在54m标高处波动较大;在燃尽风喷嘴中心线以上,因受到燃尽风进入炉膛的影响,水冷壁热负荷大幅度下降.为了避免炉膛大比热区传热恶化,可以将处于拟临界点附近的水冷壁布置在低热负荷区域.     

600MW超临界循环流化床锅炉屏式受热面水动力及吸热量特性研究

针对高参数循环流化床(CFB)锅炉高温受热面热偏差特性直接影响锅炉安全运行的问题,根据超临界CFB锅炉炉膛内屏式过热器建立的复杂流动网络系统的数学模型以及吸热量模型,对某600 MW超临界CFB锅炉满负荷以及100 MW负荷2种不同运行工况下压降、质量流速分布、出口汽温分布以及沿工质流动方向壁温分布特性进行了计算分析,并进一步计算得到受热面吸热量分布。结果表明：屏式受热面在600 MW以及100 MW负荷下质量流速偏差分别为12.71%和13.96%,全屏出口汽温偏差分别为33 K和58.4 K,偏差均在安全范围内。600 MW负荷下,最高外壁温度为616.5℃,在材料允许范围内,吸热量分布呈靠近侧墙水冷壁及炉膛中心线处低、受热面中间处高的分布趋势。     

1000 MW超超临界塔式锅炉水冷壁水动力特性计算及壁温分布研究

针对某电厂1 000 MW超超临界塔式锅炉结构特点,采用流动网络系统,根据质量、动量、能量守恒方程,建立了适用于超超临界塔式锅炉水冷壁水动力计算的模型。水动力计算结果得到：某电厂1 000 MW超超临界塔式锅炉在1 000 MW负荷、750 MW负荷和400 MW负荷下,压降计算结果与实炉数据吻合,并且,程序计算得到的上下炉膛出口汽温与某电厂实际运行数据整体上也比较符合。计算结果表明：下炉膛和上炉膛的水冷壁内壁温度、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,水冷壁运行是安全可靠的。并对锅炉在400 MW低负荷运行时的流动稳定特性进行了计算校核,校核计算表明：在400 MW负荷下,流动处于稳定区,水冷壁不会发生流动不稳定性。     

600 MW超临界锅炉燃烧器区膜式水冷壁温度场的数值计算

基于有限元法对某电厂600 MW机组锅炉在不同超临界工况下燃烧器区膜式水冷壁的温度场进行了分析和计算.采用双线性四边形单元对水冷壁温度场进行剖分,分区段计算了向火侧的热流密度.依据水冷壁入口和出口工质的实际温度和压力,确定了管内工质温度及管内的对流换热系数,计算了超临界压力下不同工况的水冷壁温度分布,并对造成水冷壁超温的原因进行了分析.对计算结果与实测值进行了比较,误差很小.     

循环流化床锅炉水冷壁的热流密度分布

超临界循环流化床锅炉的一个主要技术关键是炉膛受热面的横向热流分布.在管内工质温度不同、容量不同的3台循环流化床锅炉上,测量了不同高度上膜式水冷壁的金属壁温.将有限元算法用于水冷壁的换热分析,得到了循环流化床锅炉炉膛内烟气向水冷壁的换热系数分布.该结果为超临界CFB锅炉的设计提供了依据.     

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.     

Calculation on Water Wall Temperature in the Furnace of a 1000 MW Ultra-supercritical Tower Boiler

以某电厂1 000 MW超超临界塔式锅炉为研究对象,在一维分区的计算基础上,对炉内主燃烧区域进行分区,在满足工程需要的基础上简化了辐射传热模型和管内换热模型,对炉内主燃烧区进行变工况研究得出水冷壁壁温分布,并且与实测数据进行比较验证.结果表明：水冷壁壁温沿炉膛高度方向呈现双峰,沿炉膛宽度方向则呈中间高两边低的趋势;随着负荷降低,水冷壁壁温降低;模型计算数据与实测数据相比,均方根误差最大为5.38%;该模型可以预测水冷壁壁温分布,为锅炉设计和实际运行提拱技术支持.     

1000MW超超临界塔式锅炉炉内水冷壁壁温计算研究

以某电厂1 000 MW超超临界塔式锅炉为研究对象,在一维分区的计算基础上,对炉内主燃烧区域进行分区,在满足工程需要的基础上简化了辐射传热模型和管内换热模型,对炉内主燃烧区进行变工况研究得出水冷壁壁温分布,并且与实测数据进行比较验证.结果表明:水冷壁壁温沿炉膛高度方向呈现双峰,沿炉膛宽度方向则呈中间高两边低的趋势;随着负荷降低,水冷壁壁温降低;模型计算数据与实测数据相比,均方根误差最大为5.38%;该模型可以预测水冷壁壁温分布,为锅炉设计和实际运行提拱技术支持.     

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。     

基于频域法的超超临界锅炉水冷壁动态特性模型验证及计算分析

为了研究超超临界锅炉水冷壁出口参数的动态特性,采用频域法建立了超临界压力下的水冷壁系统动态特性计算模型。通过试验验证,计算值与试验测量数据符合较好。对某电厂超超临界锅炉下炉膛水冷壁进行了计算,得到75%热耗率验收工况(THA)负荷下的动态响应特性,研究了热负荷、入口焓、入口质量流量、出口压力阶跃时的动态特性,同时分析了不同压力、入口焓、入口质量流量、热负荷和管段长度对各参数阶跃时出口工质参数动态响应的影响。结果表明：入口焓、入口质量流量和热负荷增大时,扰动造成的响应时间减小,入口压力、管段长度增大时,扰动造成的响应时间增加。     

超超临界锅炉变压运行水冷壁的传热特性

针对超超临界机组变压运行中,负荷和参数变化范围扩大,汽水温度剧烈变化的特性,分析了3类不同技术的1 000 MW超超临界锅炉水冷壁出口的汽水焓控制值及其对水冷壁传热特性的影响;根据运行试验数据,分析了1 000 MW锅炉螺旋管圈水冷壁和600 MW超超临界锅炉垂直管屏水冷壁的传热特性和壁温差变化特点;阐述了炉型和水冷壁形式对水冷壁出口汽水焓控制值的影响以及对省煤器水温的限制等。运行和试验数据表明,在近临界压力区、60%~80%额定负荷范围内上水冷壁壁温和壁温差均大于下水冷壁,精确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。     

循环流化床锅炉的热流密度分布

循环流化床燃烧技术的发展方向是超临界。超临界循环流化床锅炉的主要技术关键是炉膛受热面的横向热流分布。在管内工质温度不同的3台实际运行的循环流化床锅炉上，在水冷壁不同高度上测量了膜式壁特征金属壁温，将有限元用于水冷壁的换热分析，得到了循环流化床水冷壁的换热系数分布。该结果为超临界锅炉的设计提供了基础。     

超临界锅炉水冷壁工质温度的控制

分析了600MW超临界锅炉下辐射区水冷壁出口工质温度与水冷壁安全性和汽温调节的关系。系统地分析了超临界压力下水和水蒸汽的热物性和在燃用不同煤质对下辐射区水冷壁出口和中间点工质温度的影响。指出水冷壁辐射传热量变化和工质热物性剧烈变化是决定水冷壁工质温度的主要因素，另外，还包括省煤器出口工质温度、蒸发系统的储热量、直吹式磨煤系统调节动态响应特性等。提出了超临界锅炉汽温调节和煤水比调节应注意的几个主要问题。     

超临界锅炉全负荷变压运行的中间点温度设计

超临界机组全负荷变压运行使锅炉水冷壁在额定负荷与低负荷区的吸热分配差距扩大,过热器超温加剧。针对此问题,计算分析了660 MW超临界锅炉在机组全负荷变压运行的汽水参数变化和汽水系统热量分配关系。提出了在低负荷汽水相变区应适度降低中间点温度,并降低屏式过热器进口汽温,以解决低负荷变压运行中频繁出现的超温问题的方法;提出了缓减水冷壁在不同运行压力区吸热需求矛盾的方法是在低负荷区减少水冷壁的吸热量,增加过热器系统的吸热量,保持比较平稳的中间点汽水焓。可供开发700℃级超超临界机组及锅炉技术参考。