600MW超临界对冲锅炉分级燃烧特性

为研究超临界燃煤锅炉的燃烧特性,针对600 MW对冲旋流燃烧锅炉,利用CFD(computational fluid dynamics)数值仿真软件研究了分级燃烧超临界锅炉内速度分布、颗粒轨迹分布、温度分布、组分分布特性及NO_x释放规律。采用标准k-ε模型和拉格朗日随机轨道模型模拟气相湍流流动和气固两相流动;对于固体燃料,借助离散相模型,同时采用非预混燃烧模型模拟煤粉在炉内的燃烧过程;对流项采用二阶迎风格式获得更加精确的物理解;考虑到锅炉炉膛温度高、辐射换热量大,采用P1辐射模型计算气-气和气-固之间的辐射换热量;对锅炉壁面附近区域的流动传热计算采用标准壁面函数法,节省内存和计算时间。结果表明:分级对冲燃烧锅炉截面速度呈对称分布,气流充满度好,燃烧稳定;旋流燃烧的方式使炉内出现回流区,加强了炉内气流与煤粉颗粒之间的扰动,强化了传热传质,同时延长了煤粉颗粒在炉内的停留时间;煤粉颗粒的直径影响着煤粉在炉内的燃烧过程,粒径越小,煤粉颗粒在炉内的停留时间越短,影响燃料的燃烧燃尽和锅炉效率,但粒径过大,煤粉颗粒在自身重力作用下落入冷灰斗,影响锅炉的正常安全运行,因此,合适的粒径对炉内燃烧过程十分重要;沿炉膛高度方向,炉内烟气平均温度先上升后下降,在燃尽区补充燃尽风使温度小幅降低,到达炉膛出口截面烟气平均温度约为1 100 K;炉内各组分分布规律为:X=11. 093 5 m截面,沿炉膛高度方向,O_2体积分数先上升后下降,CO_2体积分数逐渐升高,CO体积分数先上升后下降;分级燃烧使炉内NO_x生成量整体下降,炉膛出口NO_x浓度约为385. 14 mg/m~3。     

带钩波形板分离器分离性能试验研究

对带钩波形板分离器的分离效率性能和阻力特性进行了试验研究.结果表明:风速、含湿率对分离效率的影响大,分离器分离效率随风速升高而降低,随含湿率增加而增大;含水量对分离器阻力的影响很小,分离器阻力随风速的增加而增大.研究结果为高效空冷除湿器设计提供了理论依据.     

350MW超临界锅炉螺旋水冷壁壁温特性研究

针对林州热电厂350MW超临界锅炉水冷壁温度特性,采用有限容积法对矩形鳍片膜式水冷壁进行温度场分布的数值计算,分析了炉膛下部螺旋管圈的温度分布特性.计算研究表明:螺旋管圈水冷壁温度随着炉膛高度的升高而增大,最高温度出现在水冷壁向火侧或者鳍端,最高温度小于440℃,低于金属许用温度;随着锅炉负荷的升高,管壁最高温度及周向最大温差显著增大.在炉膛宽度上,各管间温度差、焓值差及亚临界压力下的干度差均很小,但其值随着热负荷的增大而增大,表明螺旋管圈水冷壁可有效消除热偏差.     

固体与液体燃料化学火用的估计

化学火用是研究先进热力循环中遇到的一个基本参数．由于火用是在可逆循环中定义的,故无法通过实验的方法来测定,必须通过理论分析来计算．鉴于目前文献所推荐的公式比较粗糙,公式的结构也不甚合理．本文利用热力学理论,较严密地导出了一个估计固体和液体燃料化学火用的公式,对于研究先进热力循环有一定帮助     

超临界水冷堆类三角形子通道流动传热特性研究

基于类三角形子通道超临界水的传热试验,建立了超临界水冷堆三角形子通道物理模型。采用雷诺应力湍流模型SSG,在压力为23～28 MPa、质量流速为700～1300 kg/(m²•s)、热流密度为200～1000 kW/m²参数范围内,对棒径8 mm、栅距比为1.4的子通道内超临界水流动与传热特性进行了数值研究。分析了系统参数对流动和传热特性的影响,对比了不同焓区的二次流特性。结果表明：采用SSG模型对超临界水冷堆三角形子通道内流动传热的CFD模拟结果与试验数据较吻合。质量流速越高,传热能力越强;子通道换热系数峰值随压力的提高而减小;热负荷越高,内壁温度越高;在大比热容区换热系数峰值随热流密度的增大而明显减小,传热存在恶化趋势。超临界区子通道内在与主流垂直方向形成了明显的二次流,存在6个对称的漩涡,二次流速最大值出现在子通道窄缝区间隙。通道内不同焓区二次流结构相似,但二次流强度随焓的提高而增大。     

锅炉整体式高效声波吹灰器性能试验研究

声波吹灰技术是提高锅炉换热效率,保证锅炉安全运行的重要手段之一.在不同压缩空气压力和流量条件下,试验对比研究了Φ80 mm×290 mm和Φ90 mm×300 mm 2种整体式耐高温高效声波吹灰器声场特性,获得了声波频率和声压值大小,确定了吹灰器声波作用的有效范围,分析了几何特征尺寸对声波的影响.     

电厂循环水流道全系统水力性能数值模拟研究

针对超超临界火力发电厂循环水泵水力振动问题,采用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,对1 000 MW机组3泵并联循环水流道全系统水力性能进行FLUENT三维数值模拟,研究了机组流道整体流场、流速分布、喇叭口区域流速和泵筒体水力问题。研究结果表明：循环水流道前池短、前池进水端至出水端扩散角过大导致水流流动不充分,形成多处高速水流区,使进入吸水室的水流发生贴壁流动,同时发生撞壁偏流,对循环泵筒体产生冲击。循环泵喇叭口四周流速分布严重不均,最高流速达1.2 m/s,是规定流速的4倍,尤其A、C两泵房吸水室正对来流方向左右两侧水流速度严重不均,导致循环水泵进水条件恶劣,常发生异常振动。     

SCWR类三角形通道超临界流动传热定位格架结构影响研究

基于带定位格架类三角形子通道超临界水流动传热试验,数值研究了棒径为8mm,栅距比为1.4的超临界水冷堆(Supercritical Water Cooled Reactor,SCWR)类三角形通道超临界流动传热定位格架结构影响,分析了同型定位格架典型结构参数和不同定位格架型式对堆芯通道超临界流动传热特性的影响规律。研究结果表明:定位格架可强化堆芯通道超临界水传热,同型格架本体厚度越大,压力损失越高,格架处壁面温度越低,局部换热能力越好,当增大格架本体厚度,弱化程度无明显差异;阻流片型定位格架下游局部换热能力提高显著,阻流片直径越大,上游压力越大,局部壁温越低,换热系数越高,增大阻流片直径可减小传热弱化区域大小,强化传热能力;不同定位格架型式对比研究发现交错叶片型弱化区域最大,阻流片型定位格架弱化区域最小,阻流片型定位格架具有最佳的传热强化效果。     

垂直上升内螺纹管中超超临界压力水的传热特性研究

在P=25～35MPa、G=450～1800kg/(m2·s)、q=200～600kw/m2的试验参数范围内,研究了(φ)28.6×5.8mm垂直上升内螺纹管内水的传热特性及管壁温分布.试验结果表明:在超临界及超超临界压力区,垂直上升内螺纹管对水的传热在拟临界点前后不同,在低焓区管壁温度随焓增平缓增加,管壁温度在临界焓值区存在跃升;质量流速的提高可强化传热、推迟壁温跃升,但热负荷的增加有相反的作用.文中还给出了超超临界压力区适用于不同焓值范围的换热系数试验关联式.     

非均匀受热管管壁温度场的数值计算

针对非均匀受热管管壁周向壁温和热负荷等热特性参数分布不均性,将外壁温度与外壁散热热负荷作为边界条件,建立非均匀受热管的温度场计算二维模拟数学模型,基于径向节点推进思想,采用有限容积法建立离散方程,编制求解流体换热和管壁导热耦合决定的非均匀受热管二维温度场导热反问题数值计算程序。利用程序计算了Φ32mm×3mm和Φ24mm×4mm半周加热垂直上升光管对超临界水的传热特性,计算结果都可以很好地反映非均匀加热管管壁温的分布规律,同时计算收敛性良好。计算结果表明:超临界压力下,半周加热垂直上升光管壁温及壁面热负荷周向分布不均,高热负荷侧温度高,而低热负荷侧温度低。在拟临界区,出现传热强化,管内传热系数的增大会减小热量沿管壁周向的均流作用。