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。     

基于有限元数值模拟的超超临界锅炉水冷壁管温度分布研究

现场测试只能得到水冷壁向火侧顶点、背火侧顶点及管内工质温度这3个数据。为研究水冷壁管向火侧整体壁温与这3个点温度的关系,采用有限元数值模拟方法,在ABAQUS软件中建立水冷壁管三维模型,开发自定义传热系数和热负荷子程序,分别研究3个点温度约束与壁面热负荷载荷下水冷壁管温度场分布的差异。发现仅根据3个测试数据无法获得正确的温度场分布,必须提供壁面热负荷数值。借助已有热负荷分布特征,拟合获得了热负荷关于水冷壁管径向距离和向火侧顶点热负荷值的函数,经过试算得到了已知测试温度数据下的壁面热负荷。在该热负荷条件下,计算得到了正确的温度场分布,从而建立了向火侧外壁各点温度与顶点温度的函数。     

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。     

1025t/h直流锅炉水冷壁壁温特性理论研究

介绍了作者对上海锅炉厂有限公司1025t／h亚临界压力直流锅炉水冷壁壁温特性的理论研究。运用壁温计算的有限单元法,编制程序计算得到了锅炉上、中、下三个辐射区水冷壁高度方向的壁温分布。结果表明在所有负荷下,水冷壁管壁最高温度工况是安全的,不存在超温的危险;管间温差也在允许范围内,不会引起过大的温差应力。还得到了水冷壁全平面上的平均壁温分布和管子最高壁温度分布,表明水冷壁壁温状况不仅与热负荷有关,还受到管内工质状态和参数的极大影响。     

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。     

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.     

基于渣层增长模型的水冷壁背火侧温度表征特性

以某台600 MW超临界锅炉为研究对象,提出了渣层增长模型,考虑焊脚结构对导热的影响建立了结渣水冷壁物理模型,并采用Fluent模拟了不同工况下结渣水冷壁的温度分布,根据240组工况模拟结果,分析了背火侧温差与锅炉关键运行参数的关系.结果 表明:渣层表面温度主要取决于炉膛烟温的变化,背火侧温差(背火侧管壁中点与背火侧鳍片中点之间的温差)受结渣影响明显,可作为诊断结渣厚度的特征参数;背火侧温差与炉膛烟温呈接近线性的正相关关系,其随管内工质对流传热系数的增大而减小,并趋近于一个恒定的温度;在锅炉正常负荷范围内,管内工质对流传热系数对背火侧温差的影响要小于炉膛烟温,但工质温度对其影响基本可以忽略.     

超临界压力锅炉螺旋水冷壁管传热特性的试验研究

超临界压力直流锅炉炉膛水冷壁倾斜管内壁对工质的对流换热系数及对水冷壁管的安全运行尤为重要,为此对某1 000 MW超临界压力塔式直流锅炉螺旋水冷壁进行了实炉试验测量,计算出螺旋管圈水冷壁管内壁与工质间的对流换热系数,并以此为据,拟合出计算超临界压力下螺旋水冷壁管对流换热系数的计算公式,并对该炉型水冷壁管超温现象进行了分析,为水冷壁的安全运行提供了参考依据。     

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.     

循环流化床锅炉的热流密度分布

循环流化床燃烧技术的发展方向是超临界。超临界循环流化床锅炉的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的3台实际运行的循环流化床锅炉上，在水冷壁不同高度上测量了膜式壁特征金属壁温，将有限元用于水冷壁的换热分析，得到了循环流化床水冷壁的换热系数分布。该结果为超临界锅炉的设计提供了基础。     

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.     

600 MW超临界锅炉燃烧器区膜式水冷壁温度场的数值计算

基于有限元法对某电厂600 MW机组锅炉在不同超临界工况下燃烧器区膜式水冷壁的温度场进行了分析和计算.采用双线性四边形单元对水冷壁温度场进行剖分,分区段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,计算了超临界压力下不同工况的水冷壁温度分布,并对造成水冷壁超温的原因进行了分析.对计算结果与实测值进行了比较,误差很小.     

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。     

吹灰对超超临界锅炉水冷壁超温影响的试验研究

通过在某台超超临界参数锅炉水冷壁管特定区域安装能同时测试水冷壁管向火侧壁温、背火侧壁温及管内工质温度的测试装置,实现对水冷壁管温度的实时监测,分析不同工况下投运炉膛吹灰器对水冷壁壁温的影响。结果表明:变负荷工况下燃烧强度与给水流量的不匹配特性易导致水冷壁超温,该工况下的吹灰会加剧壁温突升的幅度,且连续升负荷工况下壁温突升,约至80℃;相同试验时间内,最大壁温突升幅度和平均壁温突升幅度都随着吹灰汽源压力的降低而升高,吹灰汽源压力1.2 MPa时,最大壁温突升幅度约74℃;单只吹灰器每天投运两次使得当天壁温突升频次达到约15次,最高壁温约达到75℃,壁温突升频次和幅度较每天投运一次明显上升;稳定高负荷工况下吹灰对水冷壁壁温的影响最小。推荐炉膛吹灰操作尽量选择在稳定高负荷工况进行,同时保证吹灰汽源压力高于1.2 MPa,并尽量减少一天内单只吹灰器的投运次数。     

1000MW塔式直流锅炉炉膛水冷壁管壁温度和热负荷分布的试验研究

对2台1 000MW超超临界压力塔式直流锅炉炉膛水冷壁管壁温度和热负荷分布进行了测量和计算,并对不同负荷工况、不同磨煤机投运方式下的热负荷和管壁温度分布规律以及炉膛上部垂直水冷壁的热负荷分布进行了分析.结果表明:1 000MW塔式直流锅炉炉膛热负荷的分布规律与其他四角切圆燃烧锅炉炉膛热负荷的分布规律基本一致.由于在最上层的燃烧器上方布置了燃尽风,对炉内烟气的扰动加强,导致沿管长方向的热负荷在54m标高处波动较大;在燃尽风喷嘴中心线以上,因受到燃尽风进入炉膛的影响,水冷壁热负荷大幅度下降.为了避免炉膛大比热区传热恶化,可以将处于拟临界点附近的水冷壁布置在低热负荷区域.     

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锅炉机组膜式水冷壁壁温的试验研究及理论分析

在６００ＭＷ锅炉机组水冷壁热力试验的基础上,为找到使壁温发生波动的根本原因,利用有限元分析的方法对低倍率锅炉膜式水冷壁管壁温度分布随传热工况的动态变化进行了分析。分析表明：导致水冷壁管壁温度波动最根本的原因是管内传热恶化;单面受热水冷壁在管内发生传热恶化时其向火这内外壁温差随时间的波动较小,而水冷壁周向温差则随向炎侧外壁的壁温波动而剧烈波动。