600MW超临界循环流化床锅炉水冷壁热应力分析

为研究超临界循环流化床锅炉水冷壁的变形问题,在实炉测量某600 MW超临界循环流化床锅炉炉膛水冷壁壁温分布的基础上,采用数值模拟方法对距离布风板30m高度处4.6m×2m区域的水冷壁管进行了热应力分析。结果表明:80%负荷工况下,距离布风板30m高度处区域的水冷壁管沿炉膛高度方向的温度变化率较大,热应力分布极不均匀;计算区域的水冷壁管整体向下膨胀,由于存在膨胀偏差,水冷壁向火侧向炉内凸起变形,最大变形量约1.14mm;对于整个水冷壁管屏而言,存在的变形量叠加会加剧水冷壁磨损,甚至造成爆管事故。     

600MW超临界锅炉膜式水冷壁的热应力分析

建立了超临界锅炉膜式水冷壁的热应力场有限元计算模型。结果表明,鳍片限制管壁变形从而在接触面产生热应力,最大热应力值为1.301 GPa,而在水冷壁管的向火侧可自由膨胀导致此处的热变形最大,最大变形量为0.306mm;水冷壁最大热应力随管壁厚度的增大而增大,而随鳍片厚度的增大反而减小,厚度每增加1mm,最大热应力变化量分别为30MPa和40MPa,水垢厚度对水冷壁最大热应力的影响较小。     

600MW超临界锅炉炉膛膜式水冷壁的热行为研究

建立了超临界锅炉膜式水冷壁温度场的有限元计算模型,系统地分析了管壁、鳍片、水垢和积灰厚度对水冷壁温度分布的影响.结果表明:在锅炉炉膛膜式水冷壁向火侧中心和鳍片中心的温度最高,且向火侧内、外壁面温差最大,为29 K;管壁厚度对B、C、D点温度影响较小,但对向火侧A点的温度影响较大,而鳍片厚度对管壁内温度影响较小;随着水垢厚度的增加、积灰厚度的减小,水冷壁向火侧温度基本上呈线性升高的变化趋势.     

燃煤电厂锅炉辐射受热面温度及热应力分析

建立了超临界锅炉膜式水冷壁有限元数学模型,结合炉膛分区热力计算的相关理论,求得管内对流换热系数和管外炉侧平均热流密度。应用ANSYS WORKBENCH软件,模拟得出各区段水冷壁截面温度及热应力分布。结果表明:各区段温度及热应力的分布规律基本相同,最高温度集中在鳍片向火侧的顶点附近;最大热应力集中在管内向火侧的壁面附近;针对区段4研究了管壁厚度变化、鳍片厚度变化、鳍片长度变化,得出结论:温度和热应力具有同等的变化属性,随着管壁厚度和鳍片长度的变化呈正比变化趋势;随着鳍片厚度的变化呈反比趋势。     

超超临界锅炉垂直管圈水冷壁焊缝交错区域温度场建模及热应力模拟

以某660 MW超超临界锅炉为对象,构建垂直管圈水冷壁焊缝交错区域温度场模型,研究热应力分布对裂纹的影响。结果表明：焊缝交错区域管环焊缝向火侧顶点的温度高于直管段管壁向火侧顶点温度,发生超温时比直管段管壁向火侧更容易开裂;水冷壁管最大轴向拉应力位于焊缝交错区域管环焊缝焊趾向火侧顶点附近,在变负荷运行工况下易导致交变热应力,产生沿管环焊缝焊趾延伸的横向裂纹;焊缝交错区域应力集中处的等效应力大于直管段对应处,背火侧管环焊缝焊趾与鳍片角焊缝交接处等效应力最大,超过对应的高温屈服强度,材料在交变热应力作用下会诱发裂纹,裂纹沿管环焊缝焊趾向背火侧管壁延伸。     

基于渣层增长模型的水冷壁背火侧温度表征特性

以某台600 MW超临界锅炉为研究对象,提出了渣层增长模型,考虑焊脚结构对导热的影响建立了结渣水冷壁物理模型,并采用Fluent模拟了不同工况下结渣水冷壁的温度分布,根据240组工况模拟结果,分析了背火侧温差与锅炉关键运行参数的关系.结果 表明:渣层表面温度主要取决于炉膛烟温的变化,背火侧温差(背火侧管壁中点与背火侧鳍片中点之间的温差)受结渣影响明显,可作为诊断结渣厚度的特征参数;背火侧温差与炉膛烟温呈接近线性的正相关关系,其随管内工质对流传热系数的增大而减小,并趋近于一个恒定的温度;在锅炉正常负荷范围内,管内工质对流传热系数对背火侧温差的影响要小于炉膛烟温,但工质温度对其影响基本可以忽略.     

膜式水冷壁管管壁温度计算方法

引言随着我国电站锅炉工业的迅速发展,将愈来愈多地采用膜式水冷壁管子。所谓膜式水冷壁管就是带有矩形或梯形鳍片的水冷壁管(见图1)。在运行中膜式水冷壁一面受到炉膛火焰的强烈热辐射,另一面则涂以绝热材料。在一般运行工况下,鳍片的端部(图1中A 点)壁温最高(有时壁温最高点在管子正面B 点)。为了保证膜式水冷壁的安全运行,除了核算管子本体材料的强度(按向火侧正面的内外壁平均温     

膜式水冷壁特定点温度相关性的研究

为了监测电站锅炉膜式水冷壁向火侧危险点壁温,基于温度场数值模拟结果研究了向火侧危险点温度和背火侧特定点温度的关系。首先用数值模拟方法计算了大量工况下水冷壁截面温度场分布,然后根据数值模拟结果拟合背火侧3个特征点温度差值与向火侧2个危险点温度的关系表达式,并进行了实验验证。通过监测水冷壁背火侧3个特征点温度,根据关系式即可实现在线间接监测向火侧危险点温度。图3表3参8     

循环流化床锅炉膜式水冷壁管与鳍片上的温度分布

研究了循环流化床锅炉膜式水冷壁管的传热，并通过采用二维传热分析方法，讨论了带有竖直鳍片和横向鳍片的水冷壁管上温度与热流分布。探讨了炉膛侧传热系数、水冷壁管水侧传热系数、水温、床温、水冷壁管材的导热率以及竖直鳍片部最高，然后逐渐下降，但在横向鳍处理的根部又会上升。为了验证传热分析的真实性，在1台6MWth循环流化床锅炉膜式水冷壁管的横裁面内安置了0.8mm的热电偶，测量子水管横截面上的一些点的温度。实际测量值符合得相当好。     

循环流化床锅炉屏式再热器变形原因分析

某电厂UT-480／13．7-M循环流化床锅炉，炉膛内均布3组屏式水冷壁、8组屏式过热器、6组屏式再热器。所有屏式受热面均为膜式壁结构，其中屏式再热器炉膛内管子规格为Фb57mm×5ram，材质TP304。鳍片用板厚为5ram的1Cr18Ni9Ti钢板制做。     

某电厂锅炉水冷壁管减薄原因分析

某电厂锅炉螺旋段水冷壁吹灰器区域大量管子长时间运行后壁厚发生减薄,管子牌号为15CrMoG,规格为?38×7.3mm。本文对水冷壁样管进行了取样研究分析,主要工作内容为宏观检查、几何尺寸测量、化学成分分析、力学性能检测、金相分析及扫描电子显微镜(SEM)分析。综合分析表明：水冷壁样管向火侧管壁减薄的主要原因是样管向火侧发生高温硫腐蚀,导致管子壁厚减薄。     

600MW超临界循环流化床锅炉运行优化试验研究

在600 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉上完成了一系列试验。试验包括60 m高CFB冷模试验、600 MW超临界CFB锅炉炉内(包括外循环系统)燃烧与传热均匀性试验以及水冷壁传热特性试验,分别研究了60 m高CFB冷模试验提升管内气固浓度分布、给煤均匀性对600 MW超临界CFB锅炉炉膛出口烟气成分均匀性的影响、二次风射程随负荷变化规律;分析了100%负荷下600 MW超临界CFB锅炉水冷壁汽水温度分布特性,并通过水冷壁背火侧壁温分析了水冷壁壁面气固流动特性、热流密度特性。通过这些试验研究发现炉膛上部(距布风板40 m以上)气固浓度随着炉膛高度的增加仅轻微增加;炉膛底部风煤混合对炉膛出口的烟气成分有强烈影响;通过测量水冷壁背火侧壁温可以分析获得炉内水冷壁壁面附近多项热力参数。     

基于有限元数值模拟的超超临界锅炉水冷壁管温度分布研究

现场测试只能得到水冷壁向火侧顶点、背火侧顶点及管内工质温度这3个数据。为研究水冷壁管向火侧整体壁温与这3个点温度的关系,采用有限元数值模拟方法,在ABAQUS软件中建立水冷壁管三维模型,开发自定义传热系数和热负荷子程序,分别研究3个点温度约束与壁面热负荷载荷下水冷壁管温度场分布的差异。发现仅根据3个测试数据无法获得正确的温度场分布,必须提供壁面热负荷数值。借助已有热负荷分布特征,拟合获得了热负荷关于水冷壁管径向距离和向火侧顶点热负荷值的函数,经过试算得到了已知测试温度数据下的壁面热负荷。在该热负荷条件下,计算得到了正确的温度场分布,从而建立了向火侧外壁各点温度与顶点温度的函数。     

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垂直管圈超超临界锅炉水冷壁工质相变转换对金属壁温影响的试验研究

以1台1000MW垂直管圈内螺纹水冷壁电站锅炉水冷壁为研究对象,通过在燃烧器区域金属壁温的代表性水冷壁管沿高度方向上新设计制造并安装三组能够同时测量水冷壁管工质温度、向火侧和背火侧金属壁温测量装置,并以统计回归的方法分析了一个月的温度监测数据。结果显示,在横向裂纹集中出现在还原区中部标高区域,正是汽水系统工质相态变化频繁的区域或含气率较高的区域,容易发生传热敏感,降低工质温度的传热能力导致该区域向火侧金属温度频繁大幅变化,进而产生交变应力,这是该区域横向疲劳裂纹集中产生的重要原因。     

240t/h CFB锅炉密封浇注料失效引起水冷壁管泄漏的分析

文中分析了240 t/h CFB锅炉密封浇注料失效引起水冷壁管泄漏的情况。在对锅炉进行全面检查时发现,右侧第一片水冷蒸发屏第一根管子顶棚穿墙根部有一约30 mm的破口,并且顶棚上还有4根水冷壁管漏点,其旁边有11根水冷壁管已磨损严重。进一步的检查发现,第一片水冷蒸发屏第一根管子破口正前方的顶棚水冷壁管鳍片出现大的裂缝,而其他水冷蒸发屏和屏过顶棚穿墙周围也存在大量细小裂纹。通过分析可得出结论,此些问题主要源于密封浇注料的失效局部脱落,导致水冷壁管泄漏。     

350MW～1000MW超(超)临界П型锅炉炉底灰斗水冷壁设计改进探讨

近年来超(超)临界机组在中国取得迅猛发展,350 MW~1 000 MW超(超)临界П型锅炉涵盖了目前国内新建的大部分燃煤机组,炉底灰斗是螺旋水冷壁的一个重要组成部分,目前上海锅炉厂有限公司设计的超(超)临界П型锅炉中,炉底灰斗水冷壁进口管屏采用的是窄节距和宽节距相结合的结构方式,在锅炉运行中存在着宽鳍片开裂的隐患,作为水冷系统的关键部件,对炉底进口管屏结构布置进行设计改进。     

煤粉炉结渣实时诊断与监控模型

水冷壁结渣是影响煤粉炉经济运行的重要因素，通过测量水冷壁背火侧鳍端温度和炉内辐射热流密度，可以诊断出炉膛内水冷壁表面的结渣程度。但炉内辐射热流密度测量困难，为了获取水冷壁上各个位置的炉内辐射热流密度，该文建立了一个用于实时诊断的一维炉膛温度场模型，并由此建立了一个用于炉内结渣的实时诊断与监控模型。仿真表明：该模型在应用范围内能够较为准确地描述炉内的温度场，计算速度快、实时性好，对炉内结渣诊断结果准确，实用性能。     

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。     

姚孟电厂1000吨/时直流锅炉炉膛水冷壁管横向裂纹原因分析及改进措施

姚孟电厂两台配30万千瓦发电机组的直流锅炉因炉膛水冷壁爆管、泄漏引起的停炉次数约占锅炉事故停机次数的二分之一,水冷壁多为横向裂纹爆管。通过对炉膛水冷壁管的壁温测量、爆管处金相分析,以及燃烧工况、给水和喷水等试验测量,说明发生水冷壁管横向裂纹的原因主要是低负荷时给水量过分小于相应负荷所需的给水量、中辐射区管屏两侧联箱端头的管子引出方式不合理、炉内燃烧工况组织不良等。本文最后提出了消除水冷壁管横向裂纹泄漏的措施。