600MW超临界锅炉机组螺旋管圈水冷壁管壁温度

超临界锅炉水冷壁尤其是燃烧器区水冷壁的温度场计算对水冷壁的安全运行有重要意义。本文采用分区段热力计算方法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。基于有限元法对某电厂600MW发电机组锅炉在100％BMCR工况条件下螺旋管圈水冷壁温度场进行了分析计算。     

700℃超超临界锅炉壁温特性研究

采用分区简化一维电站锅炉炉内气动一传热模型,理论计算了700℃超超临界锅炉炉膛水冷壁及管内工质温度的空间分布特性。计算结果表明:沿炉膛高度方向上煤粉燃烧器区域水冷壁热负荷较高,炉膛中间热负荷高,而上下炉膛的热负荷偏低;水冷壁周向温度呈中间高两侧低的抛物线型分布,700℃、35 MPa超超临界状态下,锅炉在BMCR工况下的水冷壁管内工质为单相流体,无明显大比热区域,壁温最大高达到619℃。因此,在5%左右的设计裕度下,建议水冷壁管材应选用许用温度大于650℃的材料。     

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。     

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℃。     

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。     

超临界压力下水冷壁中间集箱分配特性的研究

研究了国产600 MW直流锅炉分配集箱水冷壁管在超临界压力下的流量分配特性。试验参数为:压力p=23~25MPa,质量流速G=400~1 200 kg/(m2.s),工质温度t=10~400℃。试验研究了工质压力、质量流速和工质温度对分配集箱垂直水冷壁管流量分配特性的影响。试验结果表明:随着质量流速的增加,垂直水冷壁管间流量分配的均匀性增加;在拟临界点附近,流量分配不均匀性有一阶跃增加,而且随着压力的增加,流量分配不均匀性在拟临界点的阶跃增加现象变弱。利用分配集箱并联支管的离散模型计算了分配集箱垂直水冷壁管内的流量分配,计算结果与试验数据吻合。     

电加热倾斜管温度场分布计算

考虑自然对流对倾斜上升管内流体传热的影响,将外壁温度与外壁热负荷作为边界条件,同时将内热源作为并联网格电阻放热来进行处理,为电加热倾斜管温度场分布建立二维数学模型。根据空间节点推进的控制容积差分法求解流体换热和管壁导热耦合决定的电加热倾斜管二维温度场导热反问题,编制计算程序,针对我国第一台超临界锅炉螺旋管圈水冷壁的管型进行了管壁温度场的计算。在亚临界及超临界压力工况下,计算结果都可以很好地反映倾斜管壁温的分布规律,同时计算收敛性良好。     

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.     

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。     

600MW超超临界机组锅炉下水冷壁出口工质温度的分布特性

分析了华能营口电厂2台600 MW超超临界机组锅炉下水冷壁在不同负荷下的出口工质温度分布特性.结果表明:在500 MW以上负荷时,锅炉各墙下水冷壁出口工质温度分布呈现非对称的"M"形,且靠近上游燃烧器侧的区域温度最高.指出导致下水冷壁出口工质温度偏高的主要原因是水冷壁节流孔布置没有充分发挥其控制偏差的作用.根据2台锅炉的当前运行特性,提出了通过改变壁温测量方法、降低过热度和调整部分节流孔圈内径等措施来提高锅炉运行安全性的建议.     

A New One/Two-Dimensional Model of the Conjugate Heat Transfer in Waterwall Tubes of the Supercritical Steam Boiler Combustion Chamber

An important issue arising in supercritical steam boilers is to avoid the tube wall overheating due to high heat fluxes transferred from flue gases to the fluid. The paper presents a new hybrid one/two-dimensional model of the fluid heating in waterwall tubes in the combustion chambers of steam boilers for supercritical steam parameters. The model is based on distributed parameters. The analysis concerns tubes with externally finned surfaces. Using the proposed model, it is possible to estimate zones and locations where the tube wall overheating may occur. One-dimensional equations describing the mass, momentum and energy conservation are formulated and solved for the fluid domain. Each analyzed cross section of the finned waterwall tube is divided into 20 control volumes for which energy balance equations are solved in a two-dimensional space. In order to analyses the conjugate heat transfer between the waterwall tube and the fluid, the heat transfer coefficient is computed using the Kitoh correlation. The computations assume a variable heat flux along the combustion chamber height. Also, the heat flux variation on the waterwall tube circumference is incorporated within the model. The reduction in dimensionality in both the fluid and the solid domains leads to an improvement in the computational performance compared to complex three-dimensional computational fluid dynamics simulations. The paper presents an application of the proposed hybrid model to simulate heat and flow processes occurring in waterwall tubes of a supercritical boiler operating in one of the Polish power plants. The results of the simulations are compared with the data obtained from measurements and good agreement is obtained. Therefore, the developed model can be successfully applied, e.g. in simulators of the supercritical power boiler operation.     

多孔介质发动机工作过程单区模型模拟

采用单区燃烧模型模拟多孔介质（PM）发动机的压缩、燃烧和膨胀过程。以热力学第一定律为基础,引入多孔介质换热模型,建立了多孔介质发动机的能量方程。计算了多种工况参数下PM发动机缸内温度、压强变化规律,分别讨论了压缩比、过量空气系数、多孔介质温度、多孔介质体换热系数等参数对多孔介质发动机燃烧过程的影响。将PM发动机与传统发动机加以比较,结果表明PM使缸内温度和压强的变化趋于平缓,这有利于混合气着火并可降低NO,排放。     

超(超)临界压力直流锅炉垂直管圈水冷壁特性的研究

介绍了代表不同技术流派的 3 台1 000 MW超(超)临界压力锅炉的设计与技术特点,以及实际运行时锅炉水冷壁的阻力情况,重点分析了垂直管圈水冷壁的阻力特性和在各种运行工况下的水动力特性.结果表明:在高负荷下运行时,垂直管圈水冷壁的阻力远大于螺旋管圈水冷壁;低负荷运行时炉膛热负荷偏差对水冷壁安全性的影响远大于高负荷时的影响.同时,提出了今后深入研究水冷壁的若干重点.     

超临界锅炉水冷壁安装

本文介绍了超临界锅炉水冷壁的结构特点,重点介绍了超临界螺旋水冷壁的地面组合和吊装方案,详尽的介绍了螺旋水冷壁的安装方法和安装顺序及加固方案,并提出在螺旋水冷壁安装中的注意事项.     

膜式水冷壁壁温影响因素的数值分析

采用有限差分方法对矩形鳍片及焊角鳍片膜式水冷壁进行温度场分布的数值计算,并分析了这两种情况下的鳍片尺寸、热流密度、工质换热系数、导热系数对壁温的影响及管节距与许用壁温的关系,编制了相应的计算程序,为锅炉的设计和运行提供参考。     

超临界循环流化床锅炉垂直并联内螺纹管内两相流不稳定性的研究

针对600 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉水冷壁管在低质量流速条件下的水动力特性,进行了垂直并联内螺纹管内两相流不稳定性的试验研究,得到了不同条件下的水动力特性曲线和压力降、密度波2种脉动的典型脉动曲线.在试验参数范围内,分析了系统压力、质量流速、进1:2过冷度和上游可压缩容积对两相流不稳定性的影响.根据试验结果,采用均相流模型得到了不稳定发生的界限关系式,为超临界CFB锅炉垂直并联内螺纹管水冷壁的设计与安全运行提供了依据.     

海水热泵的冬季运行特性分析

海水容量巨大，冬季温度高于空气温度，可作为热泵的良好热源。介绍了海水热泵的工作原理，分析了恶劣条件下海水热泵的连续运行和间歇运行两种模式，计算了两种模式下的运行特性数据，为海水热泵的设计和应用提供了较好的参考。     

直流锅炉水冷壁热敏感性的研究

针对锅炉扰动工况下水冷壁的安全问题,根据汽液两相流阻力分相流模型,建立了直流锅炉水冷壁热敏感系数定量计算表达式,基于C++Builder分析程序研制了水冷壁热敏感特性分析软件.对1 100 t/h直流锅炉水冷壁的热敏感系数进行了定量计算,并分析了热负荷、压力、质量流速等因素对流量敏感系数、压降敏感系数和出口焓敏感系数的影响规律.结果表明:在近临界压力区,锅炉热敏感性受外界扰动的影响最为剧烈.研究结果对防止水冷壁爆管,确保直流锅炉安全运行具有重要意义.