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。     

超临界压力塔式直流锅炉螺旋管圈水冷壁吸热偏差的试验研究

以1000MW超临界压力塔式直流锅炉为例,对不同负荷下螺旋管圈水冷壁的吸热偏差进行了测量和计算．结果表明：螺旋管圈水冷壁的吸热偏差随着机组负荷的改变而变化,负荷越高,吸热偏差越小,在满负荷下,热偏差系数趋于1．在同一负荷下,由下部螺旋管圈和上部垂直管屏构成的水冷壁管吸热偏差比垂直管屏水冷壁的吸热偏差小;螺旋管圈水冷壁对改善炉内热负荷分布不均效果显著．     

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。     

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℃。     

600MW超临界锅炉机组螺旋管圈水冷壁管壁温度

超临界锅炉水冷壁尤其是燃烧器区水冷壁的温度场计算对水冷壁的安全运行有重要意义。本文采用分区段热力计算方法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。基于有限元法对某电厂600MW发电机组锅炉在100％BMCR工况条件下螺旋管圈水冷壁温度场进行了分析计算。     

600 MW超临界“W”型火焰锅炉优化内螺纹管壁温及热负荷分布试验研究

在超临界"W"火焰锅炉水冷壁上设计安装了监测管内外壁温及管内工质温度的测量装置,得到了优化内螺纹垂直水冷壁管壁温、管内工质温度及典型负荷下炉膛截面热负荷分布等实炉运行数据。试验及研究结果表明:在机组由亚临界到超临界的转换过程中,管水冷壁管内外壁温与管内工质温度呈现剧烈变化状态,在超临界负荷下,内壁与工质的换热明显减弱,水冷壁的安全性受到威胁;管内外壁温差及内壁与工质温差沿炉膛宽度和深度方向均呈现中间高两侧低的分布,水冷壁向火侧管外壁温度大大低于设计值,水冷壁有较大的安全裕量,实际炉膛截面热负荷分布介于两种设计热负荷值之间。     

超临界直流锅炉螺旋管圈水冷壁流量分配及壁温计算

根据回路和节点所遵守的质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,建立了计算螺旋管圈水冷壁流量和壁温的数学模型.在此基础上,对1台350 MW超临界燃煤锅炉在不同负荷下的水冷壁流量分配及壁温分布进行了计算.结果表明:在锅炉最大连续蒸发量(BMCR)、75%BMCR及30%BMCR负荷下,螺旋管圈水冷壁的流量偏差不超过±6%,工质出口温差不超过10 K,流量偏差和热偏差均较小;各负荷下管壁温度均处于管子的许用温度范围之内,锅炉运行安全可靠.     

超超临界1000MW锅炉选型的几个关键要点

论述了水蒸汽在超临界状态下的物性、传热特性和在锅炉内部的状态变化过程,提出了超超临界1000 MW锅炉选型的关键问题,包括水冷壁系统螺旋管圈和垂直管圈的优缺点、过热器和再热器系统降低热偏差和增强可调性的措施、燃烧设备对煤种的适应性、材质和壁温在线监测、吹灰器布置等.图1     

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.     

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。     

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。     

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。     

USC直流炉水冷壁壁温监测有限元分析

超超临界压力（USC）直流炉膜式水冷壁向火侧危险点壁温的在线监测一直都较难实现。本文基于有限元分析的理论提出一种针对900MW超超临界压力电站锅炉水冷壁在线温度场数值模拟水冷壁截面二维温度场方法,数值模拟结果经理论分析和试验验证,求解精度高,可信度好,为间接测量USC直流炉水冷壁向火侧危险点温度提供了新的监测方法。     

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12Cr1MoVG材料,鳍片采用12Cr1MoV材料;水冷壁管上部采用SA213-T92材料,鳍片采用SA387-Gr91材料。     

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.     

超临界直流锅炉炉膛水冷壁布置型式的比较

介绍了中国直流锅炉的发展过程和上海发电设备成套设计研究院对超临界压力锅炉炉膛水冷壁系统的试验研究,提出了超临界锅炉理想的水冷壁应具有的特性,同时以实例对垂直管屏水冷壁和螺旋管圈水冷壁的水动力特性进行了计算和对比,并提出了若干建议.     

600MW超临界压力直流锅炉水冷壁水动力不稳定性的研究

本文阐述了在西安交通大学高压汽水试验回路上进行的螺旋管圈水冷壁倾斜管中水动力不稳定性的试验研究。试验参数为P=2～14MPa,质量流速G=600～1200kg/m~2·s,入口过冷度△t_(sub)=20～120℃,热负荷0～650kW/m~2,管径φ20×2mm,螺旋升角α=14°。在上述参数范围内,研究了压力、质量流速、入口过冷度、热负荷及热负荷分布、进口和出口节流、可压缩容积对螺旋管圈水动力不稳定性的影响。试验表明在螺旋管圈中存在压力降型、密度波型和热力型脉动。根据试验和理论分析得到了计算压力降型和密度波型脉动起始边界的无因次方程组。对实际的原型锅炉水冷壁水动力稳定性进行了分析计算,得到了稳定的边界值,为600MW超临界变压运行直流锅炉水冷壁的设计与运行提供了可靠的依据。     

1000MW等级超超临界锅炉张力板结构的强度计算及优化

张力板是锅炉螺旋管圈水冷壁的重要部件,其主要作用是通过槽型钢、张力板、手指板等一系列结构将螺旋管圈荷载传递至垂直管圈。本文利用有限元计算方法,对1000MW等级超超临界n型布置锅炉张力板及手指板结构强度进行计算分析。并根据计算结果,对该结构提出了优化方案。     

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。