超临界直流锅炉螺旋管圈水冷壁流量分配及壁温计算

根据回路和节点所遵守的质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,建立了计算螺旋管圈水冷壁流量和壁温的数学模型.在此基础上,对1台350 MW超临界燃煤锅炉在不同负荷下的水冷壁流量分配及壁温分布进行了计算.结果表明:在锅炉最大连续蒸发量(BMCR)、75%BMCR及30%BMCR负荷下,螺旋管圈水冷壁的流量偏差不超过±6%,工质出口温差不超过10 K,流量偏差和热偏差均较小;各负荷下管壁温度均处于管子的许用温度范围之内,锅炉运行安全可靠.     

600MW超临界循环流化床锅炉水冷壁的选型及水动力研究

在超临界及亚临界压力范围内对不同尺寸的内螺纹管和光管的流动传热特性进行了实验研究,得到了偏离核态沸腾(DNB)和蒸干(DRYOUT)的发生规律、管子流动和传热的特性,建立了计算复杂流动网络系统回路流量及节点压力的数学模型,对非线性方程组采用迭代方法进行了求解,并对1台600 MW超临界循环流化床锅炉的水冷壁流量分配及壁温分布进行了计算.结果表明:在BMCR和在75%BMCR负荷下锅炉运行是安全可靠的.另外,笔者还研究了吸热偏差对流量分配及壁温分布的影响,结果表明流量与吸热量呈正响应特性.     

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。     

2953t/h超临界锅炉垂直水冷壁水动力特性研究

建立超临界锅炉垂直水冷壁水动力特性计算模型,首先按出口工质温度相等的原则计算节流补偿压降,再以给定热的负荷以及节流方式进行了流量分配和压降特性校核计算,并研究了2953t/h超临界锅炉垂直水冷壁水动力特性。研究结果表明:以50%锅炉最大连续出力工况为基准来设计水冷壁入口节流压降是合理的,该方法可以使各负荷下的回路特性均趋于理想回路特性,能够获得较均匀的出口工质温度分布,热力偏差小并能够维持合适的水冷壁金属温度。水冷壁总压降的变化趋势与锅炉负荷变化相符。对于弱受热回路,重位压降所占总压降比例大于摩擦压降,因而弱受热具有自然循环特性;对于强受热回路,重位压降所占总压降比例小于摩擦压降,因而强受热回路具有直流特性。100%BMCR工况下,最高金属壁温为497℃,低于管材规定的580℃,因此锅炉机组的运行安全性可以得到保证。     

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。     

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。     

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。     

超超临界垂直管圈锅炉水冷壁汽温偏差及节流圈调整方案研究

为解决660 MW超超临界锅炉垂直管圈水冷壁汽温存在偏差、温度波动大和水冷壁出现横向裂纹等问题,进行了试验研究和水动力计算。根据锅炉设计方案,建立了某电厂锅炉流动网络系统的水动力计算数学模型,并在锅炉水冷壁上铺排工质温度测点;根据实炉测量数据,对1号机组270 MW负荷时炉内热负荷和热偏差的分布进行了计算分析;然后调整了节流圈的布置方案,计算调整后的水动力和流动不稳定性。结果表明：调整后出口汽温更加均匀,调整后的方案能更好地防止汽温波动,且不会发生脉动;节流圈调整后中高负荷下的垂直管圈水冷壁汽温分布更均匀,汽温偏差问题明显改善。     

超超临界直流锅炉垂直管屏水冷壁壁温分布特性

以燃用高钠煤的660MW超超临界压力直流锅炉为例,对不同工况下垂直管屏水冷壁壁温分布特性进行了试验研究.结果表明:提高高钠煤的掺烧比例,可降低燃烧区域热负荷,有利于水冷壁壁温分布的均匀性;超临界压力下低负荷运行时,水冷壁壁温偏差值会增大,节流孔圈未完全发挥控制工质质量流量的作用是造成水冷壁壁温偏差较大的原因之一;通过调整锅炉运行方式,可在一定程度上改善水冷壁壁温分布的均匀性.     

1025t/h直流锅炉水冷壁水动力特性理论研究

文中介绍了上海锅炉厂1025t／h亚临界直流锅炉水冷墨水动力特性的理论研究。运用两相流体流动压降的计算模型，通过计算机程序计算得到了锅炉上、中、下三个辐射区的水动力特性曲线，并依此水动力曲线反向计算得到了水冷壁各辐射区宽度方向上的工质流量分配，计算表明，该锅炉水动力在所有负荷下都是足够稳定的。但尽管各回路的流量分配考虑了热负荷的影响，在回路内部，仍存在着较大的流量偏差。     

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。     

超超临界循环流化床外置换热器壁温偏差特性研究

为减小高效超超临界循环流化床锅炉外置换热器受热面热偏差,通过600 MW超临界循环流化床(Circulating Fluidized Bed,CFB)锅炉实炉试验,分析了外置换热器的热偏差特性。结果表明:外置换热器内存在热偏差,靠外置换热器边壁区域温度较低,中间区域温度较高,温差可达50℃。根据实炉数据,通过数值计算,复现了外置换热器偏差特性,并提出通过工质侧结构调整分配流量来解决此偏差问题的方案,可使热偏差显著降低,确保660 MW高效超超临界CFB锅炉末级再热器壁温控制在现有材料允许壁温范围内,且有一定裕量,安全可靠。     

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超临界压力锅炉螺旋管圈水冷壁壁温计算程序的研制

研究以上海石洞口第二发电厂600MW超临界压力锅炉为对象，根据试验结果给出了管内强迫换热的水冷壁壁温计算的内边界条件，由炉膛热负荷分布规律建立的膜式水冷壁表面热流密度分布函数为外边界条件，开发了螺旋管圈水冷壁壁温计算程序。它可以计算膜式壁任一截面的里温，经验证与实际相符。这为分析锅炉工作的可靠性并为水冷壁系统的结构设计，提供了重要依据。     

缝隙式W火焰锅炉改造

某电厂600MW超临界W火焰锅炉经过燃烧器和水冷壁系统的升级改造,减小了水冷壁的壁温偏差,降低了炉膛出口的氮氧化物生成量,其安全性、经济性和环保指标获得了综合提升。     

超临界和超超临界锅炉水冷壁的优化设计

阐述了超临界和超超临界锅炉水冷壁的优化设计，主要包括：下辐射区水冷壁采用内螺纹管，降低质量流速，准确掌握超临界流体热物性，减小工质焓增，减小热偏差和壁温偏差，降低局部热负荷，提高安全裕度等综合性措施。最低直流负荷优化选择综合考虑启动系统成本和变负荷运行范围以及对负荷快速变化的跟踪性能，以适应机组调峰。对1000MW超超临界锅炉垂直管屏水冷壁的流动特性进行了理论分析，强调应高度重视运行煤质变化的影响并严格监控水质。图5表1参7     

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。     

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.     

1000 MW高效超超临界锅炉分隔屏壁温偏差分析

文中对1 000 MW高效超超临界锅炉分隔屏壁温偏差进行分析,通过模拟总结了热负荷分布规律,并根据热负荷分布,采用差异化设计技术进行流量耦合,对分隔屏进行壁温优化,降低了壁温偏差。     

超临界锅炉高温受热面屏间热偏差在线优化研究

以锅炉过热器、再热器热偏差计算方法为基础,采用全局寻优方法,根据当前的负荷、磨煤机组合、燃烧器摆角、各层配风方式、末级过热器和再热器热偏差状况,对运行状况进行优化评判,从而降低管壁温度峰值,控制管壁超温幅度和超温时间,进而减缓氧化皮的生成速度,使锅炉运行的安全性和经济性得到双重保证.通过在某600 MW超临界锅炉上的在线优化运行,表明锅炉末级过热器屏间热偏差系数最大约为1.2,比以往的最大热偏差系数下降了10%.