超临界及超超临界锅炉水冷壁壁温偏差研究

根据国内超临界锅炉的实际运行数据和超超临界锅炉的设计数据,研究了影响其水冷壁壁温偏差的主要因素。重点研究了水冷壁受热偏差、质量流率、工质焓增、变压运行、工质热物理特性等对于螺旋管圈水冷壁和垂直管屏水冷壁壁温偏差的影响关系；分析了控制超超临界锅炉水冷壁壁温偏差的技术措施：采用内螺纹管,降低水冷壁管外烟气侧热负荷和热偏差,适度控制质量流率的裕量,合理控制下辐射区和上辐射区水冷壁的工质焓增,采用节流圈调节流量偏差和利用垂直管屏在低质量流率下的正流量补偿特性等措施,可有效控制超临界和超超临界锅炉水冷壁的壁温偏差。     

低质量流速下内螺纹管摩擦压降特性研究

在低质量流速下,对绝热水平布置的φ31.8 mm×6.0 mm西门子公司优化内螺纹管进行了高压汽水两相流摩擦压降特性试验研究;为进行比较,又对同规格的水平绝热光管的两相摩擦压降进行了测定。同时探讨超临界压力下优化内螺纹管摩擦压降特性。根据试验结果,得到了优化内螺纹管的两相摩擦压降倍率随压力、蒸汽干度和质量流速变化,分析超临界压力下优化内螺纹管的摩擦压降随质量流速、工质焓值和压力的变化。通过与水平光管比较发现:在高干度区,水平内螺纹管的两相摩擦压降倍率比水平光管有一明显得多的峰值存在。与亚临界压力下单相摩擦阻力系数相比,超临界压力下内螺纹管摩擦阻力系数的特点是在拟临界温度处摩擦阻力系数存在一个突跳变化,即存在一个峰值。     

国内科技信息

内螺纹管高压汽水两相流摩擦压降特性的研究内螺纹管在高压条件下能有效地抑制传热恶化的发生,因此在大型电站锅炉的水冷壁中被广泛采用。在锅炉设计中,为了确定水冷壁管的水循环特性,必须具有内螺纹管摩擦阻力的数据,为此,东方锅炉厂与西安交通大学在西安交大的高压电加热水回路上分别对φ22×5.5mm 四头内螺纹管和φ51×7mm 八     

超临界“W”火焰锅炉水冷壁的优化设计

阐述了超临界"W"火焰锅炉水冷壁的优化设计。针对超临界锅炉垂直管屏水冷壁运行中出现的热偏差较大和必须降低流动阻力的要求,以及"W"火焰锅炉由于炉型结构和水冷壁系统复杂,不便于采用螺旋管圈和炉内热负荷分布复杂的问题,根据实际运行数据、试验数据以及计算数据,论证了提高超临界"W"火焰锅炉性能的主要技术措施。包括:改进现有"W"火焰炉型结构,提高"W"火焰炉型对超临界压力下工质热物性的适应性能,避免现有2种炉型运行缺陷的叠加,掌握热负荷分布变化和水冷壁流量分配的一致性关系,控制水冷壁出口的温度和温度偏差,改进正流量补偿特性对水冷壁工质温度偏差的抑制作用的有限性,采用优化内螺纹管垂直管屏水冷壁和低质量流速等。     

超临界W型火焰锅炉垂直水冷壁低质量流速条件下热敏感性研究

针对600MW超临界W型火焰锅炉垂直管圈水冷壁在低质量流速下的热敏感特性,对六头内螺纹管垂直水冷壁600MW超临界W型火焰炉热敏感性系数进行研究,分析了干度、热负荷、质量流速及压力等关键参数对超临界W型火焰锅炉内螺纹管垂直水冷壁流量敏感性系数和出口焓敏感性系数的影响规律,并计算和分析了该锅炉水冷壁在不同锅炉负荷下的温度偏差及出口焓值偏差。结果表明随热负荷增大,流量敏感性系数正向增大,锅炉水冷壁自补偿特性增强,出口焓值敏感性系数减小;流量敏感性系数随着质量流速的增大而减小,当质量流速超过一定值时,流量敏感性系数为负,锅炉水冷壁呈现负流量响应特性;质量流速增大,水冷壁出口焓值受热负荷扰动的影响也逐渐减弱;压力的升高有利于锅炉水冷壁水动力稳定性的增强;随干度增大,锅炉自补偿特性减小,出口焓值敏感性系数为正向增大,出口焓值偏差随着干度的增大而增大。研究结果对超临界W型火焰锅炉的安全运行、防止水冷壁爆管具有重要意义。     

带隔墙的600 MW超临界循环流化床锅炉水冷壁水动力特性

对带隔墙的600 MW超临界循环流化床锅炉水冷壁进行水动力特性及方案选型研究。基于二分法对炉膛水冷壁进行水动力特性计算,得到了采用光管水冷壁加节流圈结构时各负荷下水冷壁出口工质温度及壁温参数。在100%锅炉最大连续工况时,水冷壁工质质量流率低于1000 kg/(m2×s)时可以保证出口温度在422 ℃以下,热偏差位于允许范围内。在75%与50%汽轮机验收工况负荷时水冷壁均未发生传热恶化现象。通过与内螺纹管布置方案计算结果比较,认为采用内螺纹管改善了壁温特性,但对热偏差的改善并没有明显效果。因此对于600 MW超临界循环流化床锅炉,采用光管水冷壁加节流圈结构是可行的。     

超临界锅炉螺旋管圈与内螺纹垂直管圈水冷壁特性比较

对超临界锅炉螺旋管圈和内螺纹垂直管圈2种水冷壁的结构特点、优缺点以及稳压吹管阶段和机组各负荷阶段的热偏差进行了分析和比较。结果表明,螺旋管圈水冷壁对机组负荷变化、燃料变化的适应性较好,但阻力较大,焊接工作量大,系统结构复杂;内螺纹型垂直管圈水冷壁阻力小,安装焊缝少,支撑结构和刚性梁结构简单,但对吸热偏差较敏感。二者在性能上各有特点,设计时可根据具体情况分析选用。     

超临界压力W形火焰锅炉水冷壁吸热偏差的试验研究

以600 MW超临界压力W形火焰直流锅炉为例,对不同工况下水冷壁的吸热偏差进行了测量和计算。结果表明:启动过程水冷壁管出口工质温度分布很均匀,吸热偏差趋近于1;亚临界压力下,水冷壁管自补偿特性较好,热偏差逐渐减小;超临界压力下热偏差较大;在上部水冷壁管吸热偏差比下部水冷壁大。     

热敏感性对直流锅炉水冷壁安全运行的影响

根据汽液两相流动阻力的计算式,推导出了流量敏感系数、出口焓值敏感系数的表达式.对直流锅炉内螺纹管、螺旋管圈水冷壁的热敏感系数进行了定量计算,分析了各种因素对热敏感性的影响,并对两种水冷壁管屏在热负荷不均时的温度偏差、焓值偏差进行了讨论,对直流锅炉安全运行具有一定的指导意义.     

热敏感性对直流锅炉水冷壁安全运行的影响

根据汽液两相流动阻力的计算式,推导出了流量敏感系数,出口焓值敏感系数的表达式。对直流锅炉内螺纹管、螺旋管圈水冷壁的热敏感系数进行了定量计算,分析了各种因素对热敏感性的影响,并对两种水冷壁管屏在热负荷不均时的温度偏差、焓值偏差进行了讨论,对直流锅炉安全运行具有一定的指导意义。     

换热器总传热量偏差的数值模拟研究

应用理论分析和数值模拟的方法，研究了换热器因各股流道流速分布不均匀而造成的总传热量偏差。研究结果表明，在恒壁温的条件下，当各流道流体流速不均匀程度达到4倍时，换热器的总传热量偏差在3%以内，而进出口压降将增加约23%。     

锅炉内螺纹管汽液两相流摩擦压降特性试验研究

在压力为8～10 MPa、质量流速为350～600 kg/(m2.s)、含汽率为0～1的工况范围内,对直径为38.1 mm、壁厚为7.5 mm的六头内螺纹管中汽液两相流体的摩擦压降特性进行了试验研究,试验段采用水平绝热布置。试验结果表明:压力对两相流摩擦压降的影响很大,两相流摩擦压降倍率随压力增加而减小,在临界压力附近趋近于1;两相流摩擦压降倍率随含汽率增加而先增加,然后有减小的趋势;两相流摩擦压降倍率也随质量流速增加而减小。并对用于计算汽液两相流体摩擦压降的试验关联式中的B系数进行了讨论。     

超临界压力下内螺纹管摩擦阻力特性研究

该文研究了国产６００ Ｍ Ｗ 直流锅炉水冷壁内螺纹管在超临界压力下的摩擦阻力特性。试验段为２８ ×５ ．４１ｍ ｍ 的四头１２ Ｃｒ１ Ｍｏ Ｖ 内螺纹管,试验参数为压力 Ｐ＝ ２３ ～２７ Ｍ Ｐａ ,质量流速 Ｇ＝ ６００ ～１８００ｋｇ／ｍ ２·ｓ,工质焓ｈ ＝ ６００ ～２６００ｋ Ｊ／ｋｇ ,雷诺数 Ｒｅ ＝ ５ ×１０４ ～１ ×１０６ 。通过试验,得到了内螺纹管的摩擦阻力系数及其随压力、质量流速、工质焓和雷诺数变化的规律。根据试验数据,总结出了超临界压力下内螺纹管的摩擦阻力系数经验关系式。为锅炉的设计和运行提供了可靠的依据。图８ 表１ 参３     

凝汽器采用螺旋槽铜管强化传热的试验研究

本文对水平螺旋槽管凝结放热进行了实验研究,并在电厂凝汽器上进行了工业试验。结果表明,螺旋槽管换热器总体传热系数比光管换热器提高约23％～48％,凝汽器采用螺旋槽管后,使N25—3.43/435汽轮机背压降低1.16kPa,因而具有显著的经济效益。     

1000MW超超临界锅炉机组冷态启动时水冷壁超温的探讨

超超临界锅炉冷态启动时水冷壁容易产生超温,影响水冷壁管材的使用寿命。介绍了1 000 MW超超临界锅炉机组冷态启动时水冷壁的超温情况,通过对比玉环电厂4台锅炉多次冷态启动时的超温记录,分析超温原因。煤水比失调和水冷壁产生壁温偏差是水冷壁超温的2个主要原因。重点分析了造成煤水比失调的影响因素和引起水冷壁壁温偏差的原因。全炉热负荷值过大或水冷壁质量流速不足,造成了煤水比失调;局部热负荷值过大、流量偏差和吸热偏差造成了水冷壁的壁温偏差。针对水冷壁的超温特点,提出了超超临界锅炉冷态启动时水冷壁的壁温控制策略。     

变压运行超临界压力直流锅炉螺旋管圈水冷壁的技术特点分析

结合螺旋管圈和垂直管圈的特点,阐述了变压运行下超临界压力及超超临界压力直流锅炉水冷壁产生水动力不稳定和传热恶化的原因及其解决问题的方法.介绍了近几年在国产机组中出现的螺旋管圈水冷壁的结构,其基本型式是螺旋管圈与垂直管圈相结合,并分析了该结构型式的技术特点.认为采用螺旋管圈水冷壁可提高水动力稳定性、抗燃烧干扰能力和运行可靠性,能抑制传热恶化,尤其是内螺纹管的变压运行技术性能较优越,因此,螺旋管圈水冷壁必将成为超临界压力及超超临界压力直流锅炉水冷壁的主要结构型式.     

超临界直流锅炉变压运行炉膛水冷壁管圈分析研究

该文对超临界直流锅炉变压运行时炉膛水冷壁管圈进行了试验和水动力特性分析,指出了螺旋管圈和垂直管圈各自的特点。     

锅炉过热器与再热器流量分配的非线性数学模型及壁温计算方法

根据并联管组各根管子进、出口降之间的关系,并考虑到分配集箱与汇集集箱中流体的静压变化,建立了锅炉过热器、再热器流量分配的非线性数学模型。该模型所使用的经验参数较少,具有较高的计算精度,并可求出每根管子中的工质流量。各根管子上的热负荷分布已知后,再考虑到流量分配特性,即可确定需要进行壁温校核的危险部位及其壁温。此方法克服了目前常用的电厂锅炉壁温计算方法中核核点工质流量与热负荷并一定互相对应的缺点。针对蒲城电厂330MW燃煤直流锅炉1号过热器的改造方案,利用本文提出的方法与电厂锅炉常用的壁温计算方法分别计算了100％与50％锅炉运行负荷下危险部位的壁温。结果表明,所有校核点的壁温均有在管材所允许的范围之内。