超超临界1000 MW机组锅炉水冷壁壁温偏差计算分析及对策

针对平顶山电厂超超临界机组直流锅炉水冷壁壁温偏差过大的问题,本文根据锅炉结构特点和对冲燃烧特性,建立了1 000 MW机组对冲燃烧锅炉水动力计算模型,并通过对比计算结果和试验实测数据,反推锅炉热负荷分布,分析了造成锅炉水冷壁壁温偏差过大的原因,提出了相关应对措施。研究结果表明:该机组锅炉水冷壁壁温偏差过大主要是由炉膛内热负荷不均和流量分配不均引起,同时锅炉结构也对壁温偏差的敏感度有一定的影响;在高电负荷时,计算结果与实测数据能够较好地吻合,但中低电负荷时,水冷壁吸热偏差较大,通过反推,修正了热负荷分布,发现计算值与实测结果接近。建议在运行过程中注意调整同层旋流燃烧器的风粉均匀分配,在变负荷或扰动工况时控制好煤水比,在锅炉设计方面可以调整进入上炉膛前墙和后墙的流动截面比,使流量均匀分配。     

超(超)临界垂直管圈锅炉水冷壁流量分配及壁温计算

水冷壁流量分配和壁温计算方法是开发自主产权超(超)临界锅炉的关键技术之一。针对垂直管圈结构和炉内热负荷分布特点，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、动量守恒和能量守恒方程，建立了超(超)临界锅炉水冷壁流量和壁温计算的数学模型。与传统的图解法相比，该方法具有精度高、能够处理复杂结构等优点。在此基础上，通过对185个回路方程和10个压力节点方程组成的非线性方程组进行直接求解的方法，得到了100%、50%和35%锅炉最大连续蒸发量负荷下玉环电厂1 000 MW超超临界锅炉水冷壁流量分配和壁温分布，并与国外公司的计算结果进行了比较。结果表明二者符合较为一致，流量分配的最大误差为9.7%，壁温误差为3~7 ℃。     

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。     

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。     

600 MW机组塔式直流锅炉水冷壁水动力特性计算

针对元宝山电厂亚临界600 MW机组塔式直流锅炉炉内结焦严重、“四管”泄漏频繁、过热器再热器超温、制粉系统出力不足等问题,对该机组锅炉水冷壁进行了优化改造。根据改造后的锅炉水冷壁结构特点及炉内热负荷分布特点,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、动量守恒和能量守恒方程,建立了亚临界锅炉流量分配及出口汽温的计算模型。在此基础上对锅炉在不同工况时各回路流量分配及壁温分布进行了计算。结果表明,在TRL、75％TRL及30％TRL工况下,管内、外壁温度、壁厚中间点温度和鳍端温度均处于管子的允许温度范围之内,可以保证锅炉的安全运行。     

超超临界1000 MW二次再热机组塔式锅炉水动力特性及壁温分布规律

超超临界二次再热锅炉运行参数高,其水冷壁服役环境更为苛刻,这对其水动力提出了更高的要求。本文以华能莱芜发电有限公司超超临界1 000 MW二次再热机组塔式锅炉为例,建立了水动力计算模型,通过现场数据采集和水动力计算相结合的方法,分析了BMCR、75%BMCR、50%BMCR、35%BMCR工况下的水动力特性及壁温分布规律。结果表明:下炉膛螺旋管圈水冷壁可以有效降低热负荷分布偏差带来的影响,明显减小流量分配偏差,抑制出口壁温偏差;上炉膛垂直管圈水冷壁虽然有一定的流量偏差,但由于超超临界二次再热机组塔式锅炉上炉膛内部有大量对流受热面,水冷壁的热负荷分布系数明显低于下炉膛,其壁温偏差仍然保持在合理的范围。     

超临界机组锅炉20%负荷深度调峰水动力实炉试验研究

为挖掘现有燃煤机组锅炉的深度调峰能力,将华能陕西秦岭发电有限公司7号超临界660 MW机组锅炉各类集箱和大量水冷壁管分别等效为压力节点和流量回路,建立基于流动网络系统法的非线性数学模型。根据守恒定律和传热关联式,通过迭代直接求解得到660 MW（BMCR）负荷时该锅炉的水动力特性,并将计算结果与实炉数据进行比较,验证了模型的可靠性。在实炉试验研究的基础上,计算得到132 MW（20%BMCR）深度调峰干态运行负荷时锅炉水冷壁压力沿流动方向的变化、回路流量分配、炉膛出口汽温分布、管壁金属温度沿炉高方向的变化趋势。实炉试验和计算结果表明,采用内螺纹螺旋管圈布置的超临界660 MW机组锅炉水动力突破了30%BMCR最低启动负荷的限制,实现了20%BMCR深度调峰负荷时的水动力运行安全,且流动稳定特性良好。     

深度调峰负荷时亚临界自然循环锅炉水循环安全计算与分析

为探寻提升火电机组灵活性的技术路径,提升风能等新能源的消纳能力,针对华能国际电力股份有限公司丹东电厂亚临界350 MW机组自然循环锅炉在深度调峰负荷下的水循环安全计算与分析,根据锅炉水冷壁的结构特点,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、动量守恒和能量守恒方程,建立了亚临界自然循环锅炉水冷壁流量和壁温计算的数学模型。采用对非线性流量平衡和压降平衡方程组进行直接求解的方法,计算得到了深度调峰工况的水动力结果。计算表明:深度调峰25%THA负荷下的循环倍率均大于界限循环倍率,可以满足锅炉安全运行,并有足够的安全裕度;流量和循环流速较合理,四面墙各墙回路流量分配均匀,金属温度能够满足材料强度和抗氧化的要求;在此基础上25%THA负荷不会发生流动不稳定性,且在正常热负荷下不会发生停滞现象。     

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。     

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。     

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。     

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。     

1000MW超超临界锅炉机组冷态启动时水冷壁超温的探讨

超超临界锅炉冷态启动时水冷壁容易产生超温,影响水冷壁管材的使用寿命。介绍了1 000 MW超超临界锅炉机组冷态启动时水冷壁的超温情况,通过对比玉环电厂4台锅炉多次冷态启动时的超温记录,分析超温原因。煤水比失调和水冷壁产生壁温偏差是水冷壁超温的2个主要原因。重点分析了造成煤水比失调的影响因素和引起水冷壁壁温偏差的原因。全炉热负荷值过大或水冷壁质量流速不足,造成了煤水比失调;局部热负荷值过大、流量偏差和吸热偏差造成了水冷壁的壁温偏差。针对水冷壁的超温特点,提出了超超临界锅炉冷态启动时水冷壁的壁温控制策略。     

500MW超临界直流锅炉低NO_x燃烧器改造水冷壁水动力计算

将水冷壁流动网络系统等效为流量回路、压力节点和连接管三类元件,对500 MW超临界直流锅炉低NOx燃烧器改造后水冷壁进行了水动力计算,分析了该锅炉负荷在500 MW、250 MW以及200 MW时壁温随炉膛高度的分布。结果表明:锅炉在500 MW时,上、下辐射区的水冷壁内壁温度、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;250 MW时,下辐射区中间点温度不超过510℃,水冷壁是安全的;200 MW时,影响锅炉安全运行。     

基于水动力分析的锅炉水冷壁壁温控制研究

以某电厂八角双切圆燃烧方式锅炉为研究对象,计算50％THA负荷下锅炉水动力特性,前墙回路中各管流量偏差最大约20％,前墙水冷壁局部超温区域管流量较其周边回路管流量偏低约10％～12％,同时该些回路对应的区域为炉膛燃烧热角区域,热负荷分布高,更加容易造成该区域水冷壁局部超温.综合分析可以看出,低负荷时锅炉前墙各水冷壁管流...     

300 MW亚临界锅炉低负荷水动力特性研究

以某300 MW亚临界自然循环锅炉为研究对象,构建由流量回路、压力节点和连接管组成的流动网络系统,并根据质量、动量和能量守恒方程,建立水冷壁流量和壁温计算数学模型,对低负荷下的水动力特性进行研究.结果表明:20％和30％额定负荷下锅炉的循环倍率均大于界限循环倍率,不同负荷下各回路的流量分配呈现中间高、两头低的趋势,热负...     

潮州发电厂1000 MW超超临界压力锅炉水冷壁超温原因及控制策略分析

潮州发电厂3、4号锅炉在调试期间出现低负荷阶段水冷壁超温的现象,严重时达到500 ℃以上.通过分析水冷壁热负荷分布和燃烧器投运原则,认为水冷壁管节流孔圈直径偏小导致通流量减小、燃烧器投入顺序不合理造成锅炉下部水冷壁吸热量增大是产生水冷壁超温的主要原因.为防止水冷壁超温,提出优化制粉系统投运方式、调整燃烧方式、合理控制煤...     

超超临界循环流化床锅炉水冷壁并联管流动不稳定性计算分析

本文建立了一个基于时域分析方法的数值计算模型，对均匀加热并联管系统的流动不稳定性进行了计算和分析。在程序验证的基础上，对流体在超超临界循环流化床（CFB）锅炉水冷壁中的非线性动态特征量进行了计算。结果表明，管道进出口的质量流量脉动趋势呈反相分布。在并联系统任意一个管道上施加热扰动，双管进出口质量流量均随时间呈逐渐下降趋势，这说明超超临界CFB锅炉在正常满负荷工况下可以保持流动稳定。在强加热通道上施加扰动时，并联双管的进口质量流量峰值都较在弱加热通道上施加热扰动更大。此外，强加热管比弱加热管在热扰动下展现出更显著的动态特性。通过对不同进口温度和进口质量流量的工况进行计算，得到了基于无量纲数的流动不稳定边界，并对系统参数对不稳定边界的影响作出了相应分析。结果表明:当进口温度较低时，提高进口质量流量将大大增加系统的流动稳定性；当进口温度较高时，进口质量流量对不稳定边界的影响几乎可以忽略不计。     

一种确定锅炉沿炉膛宽度方向热负荷分布的方法

电站锅炉在运行过程中,炉膛热负荷分布受燃料类型、燃烧方式、炉膛形状等多种因素的影响。针对炉膛热负荷分布难以准确预测的问题,提出了一种确定超超临界墙式切圆燃烧直流锅炉沿炉膛宽度方向热负荷分布的计算方法,将某一工况下管子出口温度作为已知条件,结合系统结构参数进行水动力计算,建立压降计算模型,研究水冷壁系统的流动特性以及炉膛的传热特性,确定水冷壁系统阻力、压降以及流量分布。根据计算结果得到单根水冷壁管沿炉膛宽度方向的热负荷分布规律,并以此为基础,建立热负荷模型,对另一工况进行计算与分析。计算结果表明,本文所提出的热负荷分布计算方法能够准确反映每根管子总吸热量沿炉膛宽度方向的分布,可以应用于锅炉现场运行的安全性分析。     

超超临界压力锅炉垂直水冷壁壁温偏差试验研究

针对超超临界垂直水冷壁壁温分布情况,在660 MW超超临界压力直流锅炉上进行了改变不同因素对水冷壁壁温偏差影响的试验研究。结果表明:提高高钠煤掺烧比例,采用上层燃烧器运行,均可降低燃烧区域热负荷,利于水冷壁壁温均匀性;在不同负荷下改变燃烧器摆角对水冷壁壁温偏差的影响不一致,燃烧器摆角主要是通过改变炉内热负荷分布来影响壁温偏差。通过优化调整可以有效控制超超临界锅炉垂直水冷壁的壁温偏差。