5 MW级超临界二氧化碳锅炉吹管方案比较分析

为探索适用于超临界二氧化碳（S-CO2）锅炉的吹管工艺,以西安热工研究院有限公司 5 MW级S-CO2循环发电试验机组为研究对象,结合主辅机设备特性提出了开放式CO2吹扫、封闭式CO2吹扫以及用空气、水蒸气等介质进行替换的开放式吹扫共4个技术方案,从经济性、环保性、有效性、安全性等方面对上述方案进行了分析比较。结果表明:开放式CO2吹扫方案成本高昂不环保,开放式空气吹扫方案气体动量远远达不到吹管质量要求,2个方案均不具有现实可行性;封闭式CO2吹扫方案系统简单,操作便捷,但滤网需反复清理、更换费工费时,同时造成大量碳排放,若能搭配高效的化学清洗,则工期将大大缩短;开放式水蒸气吹扫工艺成熟,质量可靠,但变换水工质后加装临吹系统投资较大。考虑到未来S-CO2锅炉有可能在设计阶段即考虑进水排水装置,将会使部分改造项变为标配项,则开放式水蒸气吹扫方案的成本有望显著降低。因此,综合来看,封闭式CO2吹扫、开放式水蒸气吹扫方案具有较高的现实可行性,结合高效化学清洗的封闭式CO2吹扫方案能减少滤网更换次数,具有更好的综合应用前景。     

基于CiteSpace的汽轮机研究进展分析

汽轮机是重要的原动机之一,它不仅应用于压缩机、泵和高炉风机等旋转设备,而且与锅炉、发电机构成了火力发电的三大主体。通过CiteSpace 8.5软件对汽轮机领域的1 543篇相关文献进行分析,揭示汽轮机研究的作者、机构、期刊、研究现状和热点等情况。分析发现:中国西安交通大学是发文最多的研究机构,JUN LI为发文量最大的学者;J ENG GAS TURB POWER期刊对推动汽轮机领域的发展起着举足轻重的作用;汽轮机的相关研究方向不局限于汽轮机的效率及故障诊断,同时也涉及多方面,如汽轮机的转子、叶片、蒸汽的流动性等。随着科技的进步,未来汽轮机领域在汽轮机材料、热电联产、提高蒸汽参数等方面具有可拓展性。     

2205双相不锈钢连续管组织与性能分析

针对碳钢连续管在适量H2 S和CO2共存的油田腐蚀工况中,管材腐蚀严重以及疲劳寿命短等问题,开发了具有较强耐蚀性和强塑性合理匹配的2205双相不锈钢连续管.通过对该管材开展微观组织、 硬度、 力学性能、 塑性和腐蚀等检测评价,全面分析了2205双相不锈钢连续管的各项性能.分析结果表明:该管材组织以奥氏体和铁素体相为主,...     

超临界压力下水在方形环腔内垂直上升的传热特性

在西安交通大学超临界传热试验台上研究了超临界压力下水在方形环腔中垂直上升的传热特性.试验压力23～25 MPa;质量流速500～1 200kg/(m~2·s);热流密度200～800 kW/m~2;工质进口温度300～400℃.试验结果表明:带绕丝固定的方形环腔结构在高质量流速低热负荷的情况下,在拟临界区域传热会得到强化,而在低质量流速高热负荷的情况下,会发生传热恶化现象;较低的超临界压力下会有更加突出的传热强化表现,但是传热恶化会提前发生,并且更加剧烈,因此较高的超临界压力意味着安全性更高.     

超临界二氧化碳涡轮叶栅端壁附面层分层流动现象研究

为了深刻揭示涡轮叶栅湍流附面层中的黏性底层和对数律层在叶栅内分层流动的特征,本文以超临界二氧化碳涡轮高压静叶栅下端部为研究对象,采用ANSYS CFX软件基于雷诺时均NS方程和sst湍流模型对叶栅流场进行数值模拟,通过采用流谱分析和流向涡量分析方法进一步研究不同轴向和周向截面上的端部附面层流动细节,揭示了黏性底层流体和对数律层流体在叶栅内分层流动的机理。结果显示:超临界二氧化碳静叶栅端壁附近微小区域内不同径向高度回转平面的流谱存在明显差异,该差异表明湍流附面层内的黏性底层、对数律层和主流流体的运动轨迹各不相同,叶栅端壁附面层内存在分层流动现象;黏性底层流体和对数律层流体在通过叶栅流道时获得了相反的流向涡量,这一特征与叶栅内的涡系形成有关。     

超临界二氧化碳高压涡轮气动设计及性能

为建立高性能超临界二氧化碳(SCO2)布雷顿循环系统,基于西安热工研究院的5 MW等级SCO2火力发电试验平台的高压涡轮设计参数,采用基于Denton损失模型的自编一维涡轮设计程序、AXIAL软件及AXCENT软件设计了2级轴流超临界二氧化碳涡轮,采用CFX软件RANS方程与NIST的真实超临界二氧化碳工质物性数据相结合的数值方法,研究了超临界二氧化碳高压涡轮设计工况和变工况气动特性.结果表明:综合考虑高设计参数下的超临界二氧化碳涡轮辅助系统的可实现性,选择两级轴流直叶栅涡轮设计方案,经叶型优化后可实现两列涡轮静叶的总压损失约为0.042,第1/第2列动叶栅相对总压损失为0.050和0.064,叶片的根部、中部和顶部流场的马赫数分布合理.考虑动静叶泄漏掺混损失的高压涡轮的等熵效率可达到84.88%,轴功率3 251 k W,涡轮变工况性能良好.     

二种开缝翅片特性的试验及数值模拟比较研究

为了强化空冷器的换热性能,利用红外热像仪和Fluent软件等对增压空冷器空气侧的X型及圆环扇面型2种4排开缝翅片的传热和阻力性能进行了试验和数值模拟研究,在试验的Re数范围内得出了传热和阻力的特性曲线,并通过模拟得出了气流在2片翅片间的温度场、流场以及阻力和换热特性曲线在试验Re数范围内的对比。结果表明,数值模拟与试验值基本吻合,X型开缝翅片的传热性能不仅高于圆环扇面型开缝翅片,同时X型的压力损失还小于圆环扇面型开缝翅片。     

二次再热1 000 MW燃煤机组（极）热态启动过程切缸与并缸故障分析及处理

对二次再热1 000 MW燃煤机组在（极）热态启动时出现切缸及并缸时的典型故障进行了研究。详细分析了3次甩100%负荷及1次甩50%负荷后的4次（极）热态启动过程的主要参数变化,探讨了（极）热态启动过程切缸、2次并缸失败导致长甩负荷、并缸后再热器保护动作及切缸后成功并缸的4个故障实例。结果表明:3缸联合启动方式在（极）热态启动阶段容易造成超高压缸切缸;在并缸阶段,采用数字式电液调节系统中默认的Fastly速率释放超高压调节阀阀限,极易引起负荷超调、轴向位移突增,进而造成机组参数剧烈扰动、并缸失败,甚至长甩负荷;并缸成功后,应及时调整目标负荷,抑制总流量指令的突变;及时增加锅炉燃料、自动调整旁路调节阀开度和稳定机前压力是并缸后安全运行的关键。上述研究结果为机组（极）热态下安全、稳定及快速地启动提供了重要的参考。     

类菱形肋片流道印刷电路板换热器热工水力特性研究

为研究类菱形肋片流道印刷电路板换热器热工水力特性,采用数值模拟方法,以冷侧超临界二氧化碳(S-CO₂)和热侧气态CO₂为工质,分析了冷侧进口温度313.15～353.15 K,热侧进口温度553.15～593.15 K,冷热侧热工水力特性的变化,比较了NACA0030翼型肋片流道和类菱形肋片流道的综合性能。结果表明：S-CO₂入口温度增大40.0 K,总换热量减小23.91%,冷、热侧压降分别增大29.95%、11.14%;气态CO₂温度增大40.0 K,总换热量增大16.40%,冷、热侧压降分别增大9.42%、7.43%,S-CO₂入口温度变化对热工水力特性的影响更明显;类菱形肋片流道印刷电路板换热器有着更小的流动阻力和较好的综合性能。该研究结果对间断型印刷电路板换热器设计有一定的参考意义。