超临界压力锅炉垂直管圈水冷壁水动力的研究

本文阐述了６００ＭＷ超临界压力锅炉垂直一次上升管圈水冷壁水动力研究的结果。相应地开发了垂直管圈水动力计算程序，利用程序及热负荷分布，进行了不同节流式和不同名荷率下的流量分配，出口汽温偏差和管壁温度等的计算，在此基础上，论证了６００ＭＷ超临界压力变压运行直流锅炉采用垂直管圈的可行性。图１２表３参８     

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.     

超(超)临界压力锅炉垂直管屏水冷壁水动力与热偏差调整建议

垂直管圈超(超)临界压力锅炉一般都在水冷壁管入口安装节流圈,以调节工质流量,使其与对应区域的热负荷相匹配,但是该类型锅炉在投运后往往出现水冷壁节流圈结垢、水动力和热偏差,以致发生爆管.通过对水冷壁结构特点的分析,对爆管原因进行了研究,参考亚临界垂直管圈直流锅炉水动力调整经验,提出超(超)临界压力锅炉垂直管屏水冷壁系统改进和进行水动力调整的建议,即减少水冷壁管入口节流圈数量,在水冷壁管(屏)的入口安装调节装置以及加装水冷壁管屏的监视测点等.     

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。     

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。     

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.     

超临界压力塔式直流锅炉螺旋管圈水冷壁吸热偏差的试验研究

以1000MW超临界压力塔式直流锅炉为例,对不同负荷下螺旋管圈水冷壁的吸热偏差进行了测量和计算．结果表明：螺旋管圈水冷壁的吸热偏差随着机组负荷的改变而变化,负荷越高,吸热偏差越小,在满负荷下,热偏差系数趋于1．在同一负荷下,由下部螺旋管圈和上部垂直管屏构成的水冷壁管吸热偏差比垂直管屏水冷壁的吸热偏差小;螺旋管圈水冷壁对改善炉内热负荷分布不均效果显著．     

超超临界直流锅炉垂直上升管圈水动力特性探讨

超超临界直流锅炉的水冷壁有螺旋管圈和一次上升垂直管圈两种型式.后者具有结构简单、支吊方便和阻力小的优点.但南于我国第一代300MW直流锅炉的垂直管圈在调峰运行时频繁爆管,所以人们担心这种管圈存热负荷有变化时能否安全运行.泰州电厂1 000 MW超超临界锅炉采用从日本三菱公司引进的技术,水冷壁是带中间混合集箱进口设节流罔的一次上升内螺纹管管圈.为了消化引进技术,通过计算分析,发现这种管圈在BMCR时的静态水动力特性属于强制循环特性.但当偏差管的吸热量增加15%时,出口温度只升高7.7℃.不会影响安全运行.     

某660 MW超临界锅炉深度调峰过程中分隔屏超温计算分析及改造方案研究

针对660 MW超临界褐煤锅炉分隔屏实炉数据分析发现,在175 MW负荷下,分隔屏的超温报警主要发生在屏3、屏4靠近炉内的管子。为解决分隔屏超温报警问题,采用流动网络系统法,结合质量、能量和动量守恒方程建立了分隔屏水动力计算数学模型,提出添加节流圈以及升级管子材料两种改造方案。对分隔屏进行回路及管段划分,采用175 MW负荷实炉测量数据反推计算得到炉内实际热偏差,对低、中、高负荷下添加节流圈与升级材料为Super304H的分隔屏出口汽温进行计算。计算结果表明：添加节流圈后分隔屏出口汽温偏差变小,且屏3、屏4出口汽温降低至材料TP347H报警温度以下;升级材料为Super304H后分隔屏出口汽温均小于材料的报警温度,分隔屏可安全运行。对添加节流圈以及将材料升级为Super304H两种方案进行壁温计算及强度校核,结果显示两种改造方案在各个负荷下,壁温以及强度均是安全的。为给锅炉运行留出更大的安全裕度,建议在分隔屏最后一片屏上添加节流圈的同时将材料由TP347H升级为Super304H。     

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.     

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。     

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...     

600MW低质量流速垂直管圈超临界煤粉锅炉设计开发

分析现有几种常见的超临界煤粉炉水冷壁布置型式的特点、切圆和前后墙对冲燃烧方式以及垂直管圈水冷壁关键参数的选取原则,设计开发了低质量流速垂直管圈600MW超临界煤粉锅炉。满负荷工况下,水冷壁设计质量流速为940 kg/m2·s。这一方案使用西门子公司低质量流速垂直管技术,结合垂直水冷壁结构简单、低质量流率工质具有自补偿特性的优点,取消了节流孔圈,避免了水冷壁及下集箱的复杂结构,同时消除了运行过程中孔圈结构堵塞造成管壁超温的安全隐患,在炉膛上、下水冷壁之间设置中间混合集箱,将来自下炉膛的工质进行混合,以减小由吸热不均匀和炉膛结构差异所导致的工质侧温度偏差。最后介绍了锅炉结构,并对其性能进行了预测。     

超临界锅炉螺旋管圈水冷壁热负荷在线监测的研究

对超临界锅炉螺旋管圈水冷壁烟气热负荷在线监测进行研究,针对超临界螺旋管圈水冷壁的特点,考虑在线监测的要求,在特征管的水冷壁背火侧安装温度测点,根据温度测量数据计算出烟气侧平均热负荷。由现场运行数据的计算结果符合烟气热负荷分布规律。可作为水冷壁壁温计算及偏差调整的基础数据。为水冷壁在线监测提供了一种新方法。     

超超临界锅炉垂直水冷壁热偏差监测系统的应用

针对大容量双切圆锅炉水冷壁热偏差问题,根据水冷壁管结构特征及下水冷壁管出口汽温等运行数据,研究开发B/S架构垂直管圈水冷壁热偏差监测系统。系统实现了水冷壁管工质流量偏差,工质热偏差,沿炉宽、炉深烟气热负荷偏差的在线监测。监测结果为判定水冷壁管内异常阻力特性、分析炉膛热负荷分布规律、优化锅炉燃烧、避免超温引起的降参数运行,提供了有效可靠的数据支持,并为下一步水冷壁监测技术研究工作打下基础。     

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℃。     

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。     

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。     

超临界W型火焰锅炉垂直水冷壁水动力特性研究

对超临界W型火焰锅炉垂直水冷壁的水动力特性进行研究,首先对锅炉应用的材料为SA-213T12的ф31.8mm×5.5mm四头优化内螺纹管在试验台进行阻力特性研究,得到摩擦阻力系数λ。根据摩擦阻力系数λ及运行参数,计算某电厂600 MW超临界机组直流锅炉炉膛垂直水冷壁的阻力特性、流量偏差及热负荷偏差,并对水冷壁的水动力特性进行分析研究。     

电厂过热汽温控制系统的改进及其PID鲁棒整定

根据某300MW火电机组锅炉过热器的结构特点，对原有的过热汽温控制系统结构进行了改进，改进后的控制系统能够减小过热蒸汽混合前两侧温度的偏差，从而减小过热器出口温度的波动，同时有利于锅炉的安全运行。考虑到汽温对象在负荷变化过程中的不确定性，引入了鲁棒性指标，并采用遗传算法寻优对PID控制器的参数进行了整定，实际运行结果显示了改进后控制系统的实用性。图8参6