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。     

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。     

超临界锅炉变压运行与传热特性的量化分析

针对超临界锅炉变压运行中汽水温度和压力变化范围大,导致水煤比调节难度增大和受热面超温等问题,选择适用于大容量锅炉传热计算的改进方法,对600MW超临界锅炉进行传热计算。从系统性量化分析各部分受热面传热特性的角度,阐述了超临界锅炉变压运行时各部分受热面中汽水焓增的变化规律和传热特点以及汽水系统运行调节的关键点。提出超临界锅炉变压运行中过热汽温和再热汽温的优化调节方法。指出决定水煤比控制的关键因素和为数不少的超临界锅炉低负荷变压运行时屏式过热器容易超温的主要原因。     

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     

超临界锅炉全负荷变压运行的中间点温度设计

超临界机组全负荷变压运行使锅炉水冷壁在额定负荷与低负荷区的吸热分配差距扩大,过热器超温加剧。针对此问题,计算分析了660 MW超临界锅炉在机组全负荷变压运行的汽水参数变化和汽水系统热量分配关系。提出了在低负荷汽水相变区应适度降低中间点温度,并降低屏式过热器进口汽温,以解决低负荷变压运行中频繁出现的超温问题的方法;提出了缓减水冷壁在不同运行压力区吸热需求矛盾的方法是在低负荷区减少水冷壁的吸热量,增加过热器系统的吸热量,保持比较平稳的中间点汽水焓。可供开发700℃级超超临界机组及锅炉技术参考。     

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。     

超临界锅炉垂直管屏水冷壁变压运行特性分析

针对1 000 MW超超临界机组锅炉内螺纹管垂直管屏水冷壁变压运行特性进行了理论分析.重点分析了低质量流速下的水冷壁热偏差对流量偏差的影响关系和内螺纹管传热特性以及直流锅炉水冷壁强制流动特性被自然循环特性部分低偿的流动特性.     

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。     

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℃。     

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.     

百万等级超超临界直流锅炉水冷系统设计安全性的验证

通过对某工程1 000 MW超超临界直流锅炉水冷壁高、低负荷运行记录数据与设计计算数据的对比,螺旋段、垂直段水冷壁出口温度值相差较小,运行值与计算值吻合良好,运行值远低于计算报警值,验证了设计计算的准确性,确保了水冷壁在各负荷工况下是安全可靠,并能够很好地满足电网调峰变负荷要求,适应变工况运行。     

Calculation on Water Wall Temperature in the Furnace of a 1000 MW Ultra-supercritical Tower Boiler

以某电厂1 000 MW超超临界塔式锅炉为研究对象,在一维分区的计算基础上,对炉内主燃烧区域进行分区,在满足工程需要的基础上简化了辐射传热模型和管内换热模型,对炉内主燃烧区进行变工况研究得出水冷壁壁温分布,并且与实测数据进行比较验证.结果表明：水冷壁壁温沿炉膛高度方向呈现双峰,沿炉膛宽度方向则呈中间高两边低的趋势;随着负荷降低,水冷壁壁温降低;模型计算数据与实测数据相比,均方根误差最大为5.38%;该模型可以预测水冷壁壁温分布,为锅炉设计和实际运行提拱技术支持.     

1000MW超超临界塔式锅炉炉内水冷壁壁温计算研究

以某电厂1 000 MW超超临界塔式锅炉为研究对象,在一维分区的计算基础上,对炉内主燃烧区域进行分区,在满足工程需要的基础上简化了辐射传热模型和管内换热模型,对炉内主燃烧区进行变工况研究得出水冷壁壁温分布,并且与实测数据进行比较验证.结果表明:水冷壁壁温沿炉膛高度方向呈现双峰,沿炉膛宽度方向则呈中间高两边低的趋势;随着负荷降低,水冷壁壁温降低;模型计算数据与实测数据相比,均方根误差最大为5.38%;该模型可以预测水冷壁壁温分布,为锅炉设计和实际运行提拱技术支持.     

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.     

超临界直流锅炉实际蓄热系数计算分析

为获得直流锅炉实际蓄热系数,分析锅炉在亚临界或超临界状态下的不同运行特性,根据工质相变对水冷壁进行汽水分段,针对锅炉的各汽水流程部件计算汽水蓄热系数和金属蓄热系数,结合汽轮机调门开度及热耗率变化影响,提出了实际蓄热系数计算方法。以某660 MW超临界机组为例进行计算,结果表明:金属蓄热系数大于汽水蓄热系数,随着负荷升高,汽水蓄热系数变化不大,金属蓄热系数减小;考虑到汽轮机热耗率变化的影响,不同负荷下实际蓄热系数之间偏差有所缩小。     

超超临界双切圆锅炉热角水动力分析

文中对1 000 MW超超临界双切圆锅炉水冷壁壁温进行分析,通过数值模拟对热角进行分析和说明,研究热角热负荷分布规律,并通过水动力分析对水冷壁节流孔圈进行优化。     

660 MW超超临界直流锅炉水冷壁系统动态特性仿真

通过机理分析和合理简化,建立了某电厂660 MW超超临界直流锅炉水冷壁系统的非线性移动边界动态数学模型,并对该锅炉在75%热耗率验收(Turbine Heat Acceptance,THA)工况和额定(Boiler Rated Load,BRL)工况下水冷壁系统的动态特性进行仿真,结果表明:各种扰动下水冷壁系统各参数的变化趋势均能通过机理分析给予合理解释;在不同的扰动输入下,水冷壁系统各参数的动态特性各异;当75%THA工况时,在进口焓值阶跃扰动下,蒸发段长度的动态响应存在超调;当75%THA工况和BRL工况时,在进口焓值阶跃扰动下,出口蒸汽比焓在其响应初期都存在逆向变化过程。研究工作加深了对660 MW超超临界直流锅炉水冷壁系统动态特性的认识,可为优化该型锅炉的设计、控制和运行以及电站仿真机的开发提供理论参考。     

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.