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。     

超超临界二次再热机组锅炉烟气再循环对锅炉水动力和壁温分布影响

烟气再循环是超超临界二次再热机组锅炉常用的调温手段之一,其引起的受热面吸热量分配变化势必会对水动力和壁温分布造成影响。本文采用锅炉热力计算、炉内燃烧数值模拟和水动力计算相结合的方法,分析了循环烟气量和烟气抽取位置对水动力和壁温分布的影响。结果显示:烟气再循环会使负流量响应特性减弱,管间流量偏差减小;随循环烟气量的增加,水冷壁壁温整体上呈下降趋势,管间壁温偏差也有所下降;从省煤器后抽烟气时,水冷壁流量分配和壁温分布随循环烟气量的变化幅度小于从除尘器后抽烟气的方案。该研究成果可为采用烟气再循环调温手段的超超临界二次再热机组锅炉水动力设计和优化提供参考。     

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。     

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。     

二次再热塔式锅炉主汽温和再热汽温优化调整

对某超超临界塔式锅炉的主汽温和再热汽温低的原因进行分析,采用调整燃尽风摆角、锅炉吹灰方式优化、调整燃烧器摆角、调整炉膛出口氧量、调整二次风配风等方法对主汽温和再热汽温进行优化调整,使二次再热机组的主汽温和再热汽温接近设计值,提高了二次再热机组的燃煤经济性,为二次再热机组主汽温和再热汽温的优化调整提供参考。     

超超临界锅炉水冷壁壁温异常原因分析

根据垂直管屏超超临界锅炉的结构特点,结合我国首台超超临界锅炉调试、试运经验,全面分析了超超临界锅炉水冷壁壁温异常的影响因素,重点分析了锅炉燃料量的过多投入、水冷壁管内冷却流量不足、燃烧器投用次序、燃烧器摆角、炉膛配风配粉及管屏制造安装缺陷等因素对水冷壁壁温的影响。针对垂直管圈超超临界锅炉水冷壁可能出现的3类壁温异常现象,提出了对应的运行调整、检查检修的处理对策。     

带有烟道蒸发器的600MW超临界锅炉垂直管圈水冷壁水动力特性研究

阐述了６００ ＭＷ 超临界压力锅炉垂直一次上升水冷壁水动力特性的研究结果,根据计算结果探讨了合适的节流圈组合方式和节流圈尺寸的选择,使水冷壁在各负荷下都获得满意的出口汽温分布,并对水冷壁系统的壁温分布进行了计算,从而保证在所有负荷下水冷壁系统的金属壁温处在允许范围之内。并在此基础上,论证了６００ ＭＷ 超临界压力变压运行锅炉采用垂直管圈水冷壁的可能性。     

带有烟道蒸发器的600MW超临界锅炉垂直管圈水冷壁水动力特性研究

阐述了６００ＭＷ超临界压力锅炉垂直一次上升水冷壁水动力特性的研究结果，根据计算结果探讨了合适的节流圈组合方式和节流圈尺寸的选择，使水冷壁在各负荷下都获得满意的出口汽温分布，并对水冷壁系统的壁温分布进行了计算，从而保证在所有负何上水冷壁系统的金属壁温处在允许范围之内，并在此基础上，论证了６００ＭＷ超临界压力变压运行锅炉采用垂直管圈水冷壁的可能性。     

超超临界二次再热机组锅炉燃烧与水动力耦合计算方法研究

以某超超临界二次再热机组锅炉为研究对象,采用区域法对炉内空间和水冷壁面进行二维分区建模。将炉内燃烧放热过程与锅内流动换热过程进行耦合,并对其进行合理简化以便于工程化应用,得到了典型负荷工况下,螺旋管圈水冷壁的总体传热特性及壁温分布规律。结果表明:采用分级配风的炉膛,在沿高度方向上壁面热负荷均呈现出"双峰"分布,热负荷峰值接近400 kW/m~2;在炉宽方向上,水冷壁热负荷和壁温均呈现出中间高、两端低的抛物线形分布特征,主燃烧区的分布不均匀性要强于燃尽区,这说明炉内壁面热负荷是影响水冷壁管壁温度分布特性的重要因素;BMCR工况下主燃烧区的热流密度峰值可达到479.5 kW/m~2,壁温最高达到530.5℃。     

低质量流率垂直管圈超临界煤粉锅炉的水动力特性分析

为研究超临界条件下低质量流率垂直管圈锅炉的水动力特性,建立了超临界锅炉上升管水冷壁内工质的流动和传热模型,对采用低质量流率垂直管圈的600 MW超临界煤粉锅炉的水动力安全性进行计算,分析全负荷条件下不同质量流率的垂直光管和垂直内螺纹管水冷壁管内工质的流动、传热及压降变化,对2种布置方案的优缺点进行比较。此外,还考虑了加装节流圈和中间混合集箱对垂直布置的水冷壁水动力特性的影响。综合计算结果,给出安全的垂直水冷壁布置型式,为锅炉设计提供参考.     

带隔墙的600 MW超临界循环流化床锅炉水冷壁水动力特性

对带隔墙的600 MW超临界循环流化床锅炉水冷壁进行水动力特性及方案选型研究。基于二分法对炉膛水冷壁进行水动力特性计算,得到了采用光管水冷壁加节流圈结构时各负荷下水冷壁出口工质温度及壁温参数。在100%锅炉最大连续工况时,水冷壁工质质量流率低于1000 kg/(m2×s)时可以保证出口温度在422 ℃以下,热偏差位于允许范围内。在75%与50%汽轮机验收工况负荷时水冷壁均未发生传热恶化现象。通过与内螺纹管布置方案计算结果比较,认为采用内螺纹管改善了壁温特性,但对热偏差的改善并没有明显效果。因此对于600 MW超临界循环流化床锅炉,采用光管水冷壁加节流圈结构是可行的。     

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。     

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。     

某超临界W锅炉启动阶段水冷壁壁温特性研究

对某超临界600 MWe W火焰锅炉启动过程中水冷壁壁温分布特性进行了分析,研究结果表明造成水冷壁壁温偏差的首要因素是热偏差,水冷壁壁温达到最大的负荷点并非一定是机组的最高负荷点,在锅炉点火阶段水冷壁管壁温度分布十分均匀,壁温偏差基本在±5℃内。从并网至负荷150 MW,水冷壁整体平均壁温随着负荷的上升呈缓慢增长趋势,负荷越高水冷壁壁温越高;此负荷段前墙后墙水冷壁壁温分布较均匀,前后墙水冷壁平均壁温相差不大,平均温度差值在±5℃内。而在转直流升负荷阶段水冷壁壁温变化较大,约在280 MW负荷时最高壁温/最低壁温偏差达到最大值,整体呈现"中间高两边低"的规律。在60%BMCR负荷以上时,下炉膛水冷壁壁温最大偏差在50℃以内,而上炉膛水冷壁壁温最大偏差在100℃以内,锅炉运行中存在上辐射区水冷壁出口段的壁温偏差比下辐射区大的现象。为了防止水冷壁超温以及壁温偏差增大,注意水煤比和燃料量的增加速率,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。     

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1000 MW二次再热机组锅炉水动力及流动不稳定性计算分析

大唐雷州电厂超超临界1 000 MW二次再热机组锅炉为Π型布置。由于Π型锅炉汽水流程复杂,可能会存在流量分配不均的风险,导致水冷壁超温造成事故。在宽负荷运行和快速变负荷调峰过程中,由于给煤量的扰动,水冷壁易出现流动不稳定现象。本文采用流动网络系统方法计算了锅炉在BMCR负荷时的质量流速分配、工质汽温以及金属温度分布,并对30%THA负荷进行了流动不稳定性校核,并在此基础上,分析了水冷壁的优化设计及安全运行特性。计算结果表明,水冷壁能避免管间应力过大和拉裂,在施加热负荷扰动后流量均能恢复稳定,锅炉水冷壁运行是安全可靠的。     

300MW超临界二氧化碳锅炉气动力特性及壁温分布

超临界二氧化碳布雷顿循环有着全流量回热、回热量大的特点,使得其进入热源的工质温度远高于同参数的蒸汽朗肯循环。与以水为工质的传统超临界锅炉相比,超临界二氧化碳锅炉具备入口工质温度高,再热气吸热比例较高,锅侧流体远离大比热区等特点。因此,深入研究超临界二氧化碳锅炉气动力特性(对应水工质锅炉的水动力特性)对煤基超临界二氧化碳发电技术的发展意义重大。以300MW,600℃等级的超临界二氧化碳锅炉为例,通过数值模拟和气动力建模计算相结合的方法,对垂直管圈气冷壁和再热气冷壁的气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气温和壁温分布特点。     

超临界循环流化床锅炉屏式过热器吸热量偏差特性研究

超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)燃烧技术作为一种具有综合性优点的技术,被广泛应用,但其炉膛中屏式过热器爆管泄漏问题频繁发生,故有必要对其水动力特性及吸热量偏差特性进行研究分析。根据针对超临界CFB锅炉炉膛内屏式过热器所建立的复杂流动网络系统的数学模型,及屏式过热器出口汽温分布实炉测量数据,对热负荷进行反推,计算分析了河曲电厂350MW超临界CFB锅炉以及白马电厂600MW超临界CFB锅炉中屏式过热器流量分配、出口汽温分布及壁温特性,并计算得到了屏式过热器中吸热量热偏差系数分布。计算结果表明,屏式过热器吸热量及热偏差系数在近壁侧、近火侧较小,在受热面中部则二者较大,这是由于各处烟气颗粒浓度的不同而影响传热造成,对吸热量及传热系数的分析研究对超临界CFB锅炉的设计及优化改造提供了理论依据。     

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...     

超超临界二次再热机组锅炉全负荷脱硝特性

以华能安源发电有限责任公司超超临界660 MW二次再热机组锅炉和华能莱芜电厂超超临界1 000 MW二次再热机组锅炉为研究对象,通过锅炉校核热力计算对二次再热机组锅炉不同负荷工况下烟气脱硝系统选择性催化还原(SCR)装置入口烟温特性进行了研究,并与电厂实际运行数据和常规超超临界一次再热机组锅炉进行了对比。结果表明:本文计算结果与电厂实际运行结果吻合很好;超超临界二次再热机组锅炉能够实现锅炉全负荷脱硝,随着锅炉负荷的降低,其SCR装置入口烟温逐渐降低,在最低30%BMCR负荷时,二次再热机组锅炉SCR装置入口烟温仍高于320℃,比相同容量的常规一次再热机组锅炉SCR装置入口烟温高30~40℃;超超临界二次再热机组锅炉能实现全负荷脱硝的主要原因在于锅炉给水温度显著提高,比常规一次再热机组锅炉给水温度提高约30℃。该研究结果对超超临界二次再热机组的设计和建设提供了参考和借鉴。