跨临界变压运行中水冷壁动态特性的实验研究

针对超临界直流锅炉水冷壁系统在跨临界变压运行过程中的特殊流动与传热现象,在压力为19～25MPa、质量流速为300～800kg/(m~2·s)、外壁热流密度为60～250kW/m~2的工况范围内,对垂直上升受热管道内超临界水在跨临界动态过程中的流动与传热特性开展了实验研究。结果表明:在从超临界压力阶跃降低至亚临界压力的动态过程中,受热管内流体极其容易发生壁温飞升现象,该现象由近临界区流体发生的膜态沸腾(又称DNB传热恶化)引起。在近临界压力区,随着压力的升高并逐渐靠近临界压力,发生DNB传热恶化时的起始局部流体焓值会大幅度降低,而且恶化程度逐渐增强,本实验大多数工况甚至在过冷区就开始发生传热恶化现象,严重威胁锅炉水冷壁系统的安全运行。基于本文实验结果和对锅炉水冷壁系统运行的分析认为,当管内的局部流体焓值高于1 600kJ/kg时,水冷壁系统在跨临界动态过程中极有可能出现DNB传热恶化现象。本文实验结果可为超临界锅炉水冷壁系统跨临界变压运行期间的工况设计和调节提供指导。     

锅炉水冷壁两种壁温波动特点及其原因分析

针对锅炉水冷壁金属管壁温度的波动与水冷壁管横向裂纹失效,以 Ｓ Ｇ１０００ 和 Ｈ Ｇ２００８ 锅炉水冷壁壁温测量试验的结果为对象,根据不同的管壁温度波动特点,结合炉内、锅内传热分析,提出了不同的壁温波动原因：炉内不稳定结渣的脱落造成了 Ｈ Ｇ２００８ 控制循环锅炉水冷壁壁温的波动;蒸干传热恶化导致 Ｓ Ｈ１０００直流锅炉水冷壁壁温的波动．     

锅炉水冷壁两种壁温波动特点及其原因分析

针对锅炉水冷壁金属管壁温度的波动与水冷壁管横向裂纹失效,以ＳＧ１０００和ＨＧ２００８锅炉水冷壁壁温测量试验的结果为对象,根据不同的管壁温度波动特点,结合炉内,锅内传热分析,提出了不同的壁温波动原因：炉内不稳定结渣的脱落造成了ＨＧ２００８控制循环锅炉水冷壁壁温的波动;蒸干传热恶化导致ＳＨ１０００直流锅炉水冷壁壁温的波动。     

600 MW超临界W型火焰锅炉水冷壁爆管原因分析

某电厂600 MW超临界W火焰锅炉在投入运行后多次出现水冷壁爆管事故.本研究以两相流模型为基础,结合锅炉机组水动力计算方法和圆管壁温计算模型,对锅炉水冷壁水动力特性、应力及壁温特性进行了计算和分析,研究了超临界压力变压运行直流锅炉炉膛水冷壁超温爆管的原因.研究结果表明,锅炉炉内温度场分布不均匀,使水冷壁管受热不均,水冷壁管的膨胀量不一致并产生较大的应力,引起水冷壁管变形,水冷壁管的界限强度下降,导致锅炉水冷壁爆管.对此提出了对锅炉进行燃烧调整和对水冷壁下集箱等限制受热面膨胀的部位进行改进的措施,实施后效果良好.     

低质量流速光管内超超临界水传热特性的实验与数值模拟

为了研究超超临界循环流化床锅炉水冷壁和超临界水冷堆堆芯子通道中工质水的流动传热规律和机理,在压力为21~32 MPa、质量流速为410~760kg·m-2·s-1、热流密度为150~430kW·m-2的参数范围内,对Φ30mm×5.5mm垂直上升光管中超超临界水的传热特性进行了无量纲参数分析和数值模拟研究。根据实验结果,讨论了比热容比、浮升力以及热加速效应对超超临界水传热的影响。结果表明,这些无量纲参数与换热系数不存在很强的单值性关系,当采用这些参数预测超临界流体传热时需要补充其他相关参数。数值模拟采用SSTk-ω模型,模拟结果与实验数据吻合度较高,证明了该模型具有较强的适用性,并且分析了超临界流体发生传热强化和传热恶化的物理机理,证实了边界层内的大比热容工质份额和浮升力作用分别是导致传热强化和传热恶化的主要原因之一。     

吹灰器故障造成直流锅炉水冷壁超温事故的分析

本文对超超临界直流锅炉水动力特性进行了分析,通过广东河源电厂1号机组吹灰器故障造成水冷壁金属管壁超温过程进行事故分析,得出超超临界锅炉水冷壁受热面超温的基本原因和预防措施,同时对处理过程中采取方法进行阐述,给解决超超临界直流锅炉水冷壁超温处理提供了另外一个思路。     

深度调峰运行下某CFBB水冷壁管热应力分析

随着大量新能源发电的并网,火电机组循环流化床锅炉(circulating fluidized bed boiler, CFBB)参与电网调峰时,机组的负荷在不断变化,机组的安全性受到了挑战,研究调峰时锅炉受热面管的温度与应力是必要的。通过数值模拟的方法对深度调峰运行下的二维膜式水冷壁管的温度、变形量和热应力进行分析。研究结果表明：CFBB深度调峰时热负荷由锅炉最大连续蒸发量(boiler maximum continuous rating, BMCR)至20%BMCR,膜式水冷壁管的温度、变形量和热应力都在逐渐减小;BMCR工况时,水冷壁管的温度、变形量和热应力最大分别为431.53℃、0.263 mm、131 MPa,均在水冷壁管材允许的范围内。热负荷由BMCR到20%BMCR和由20%BMCR到BMCR不断的调峰过程中,CFBB膜式水冷壁管的温度、变形量和热应力在不断交替变化,水冷壁管在交变的温度、变形量和热应力作用下疲劳损伤不断累积,最终因疲劳而失效。     

1000M W超超临界锅炉水冷壁超温原因分析及对策

正0引言本文针对HG-2994/28.25-YM4型超超临界锅炉垂直水冷壁特性,通过现场燃烧调整实验,发现了锅炉制粉系统、磨煤机组合方式、热一次风调平对锅炉水冷壁壁温的影响,并提出了相应控制调整策略,对同类型机组的调试和运行控制方式提供参考借鉴。     

倾斜上升光管上母线处超临界压力水传热关联式的建立

为发展精度高、对不同倾角条件通用性强的倾斜上升光管内上母线处超临界压力水传热关联式,收集、整理了公开文献中非传热恶化工况条件下相关实验数据和传热关联式,并对现有关联式预测性能进行了分析和定量评价,发现现有关联式对倾斜上升光管内上母线处超临界压力水的换热系数的预测误差较大,且通用性差。考虑到物性变化以及光管与水平方向夹角对倾斜光管内超临界压力水传热的影响,建立了新的传热关联式。结果表明,新传热关联式预测误差较小,平均相对误差、平均相对绝对误差、标准偏差分别为0.88%、12.80%、16.68%,落在±30%误差带内的数据百分比为90.06%,其对不同倾斜角度的光管的通用性强,能够用来预测倾斜上升光管内上母线处超临界压力水在非传热恶化工况条件下的换热系数,对超(超)临界锅炉设计和安全运行具有重要的工程实际意义。     

超超临界锅炉低负荷运行时的流动不稳定性计算分析

为了研究超超临界锅炉水冷壁在低负荷运行工况下的流动不稳定性,采用一维单通道模型,建立了适用于不同几何结构、热工参数的超超临界锅炉的流动不稳定性通用数值计算模型。在试验验证结果符合良好的基础上,对沁阳发电分公司1 000 MW超超临界锅炉水冷壁系统低负荷(40%额定出力负荷)运行的部分典型回路进行了数值计算,对比分析了动态流动不稳定发生时,热负荷线密度对进出口流量振幅及其稳定时间的影响。结果表明:对前墙的最短管9回路、左侧墙最长管32回路及上炉膛受热最强管107回路,随着热负荷扰动强度的增加,进出口流量脉动的振幅也逐渐增加;9、32、107各回路线密度分别为3.389、3.520、3.172 kW/m,热负荷线密度越大,对应典型回路进出口流量达到稳定所需的时间越长,脉动振幅越大,回路流动状态越不稳定。该结果可为超超临界锅炉的设计及低负荷安全运行提供指导,具有一定的可靠性及工程应用价值。     

超（超）临界直流锅炉磁性氧化铁沆积分析及对策

本文通过介绍超（超）临界状态水的物理化学特性,分析出超超临界直流锅炉炉前水系统磁性氧化铁产生、沉积原因以及聚集结垢对锅炉水冷壁管的危害,提出做好预防及处理磁性氧化铁沉积问题的方法,减少锅炉爆管,提高机组安全可靠性。     

超临界直流锅炉水冷壁压降及出口汽温计算

针对超临界直流锅炉水冷壁结构特点及炉内热负荷分布特点,将水冷壁划分为由流量回路、压力节点和连接管组成的流动网络系统.根据质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,建立了超临界直流锅炉水冷壁压降和出口汽温的数学计算模型.在此基础上,对利港发电厂600 MW超临界螺旋管圈直流锅炉在不同负荷时上升系统总压降及上、下炉膛水冷壁出口汽温...     

超临界压力变压运行水冷壁中间集箱汽-水两相流分配特性的实验研究

超临界变压运行直流锅炉在启动和低负荷运行时,汽-液两相混合物通过水冷壁中间分配集箱后,在垂直水冷壁中要进行流量和相的再分配,存在着流量偏差较大和水冷壁出口汽温偏差较大的可能性,影响锅炉的安全运行.针对这一问题,以600 MW超临界锅炉过渡段水冷壁中间分配集箱及垂直水冷壁为研究对象,在压力10~21 MPa、分配集箱引入管质量流速400~1 200 kg/(m2.s)、干度0.7~1.0范围内,对垂直水冷壁管的分配特性进行了深入的实验研究.结果表明:影响分配集箱并联支管相分配和汽液两相流流量分配的主要因素为引入管质量流速、干度及分配集箱压力.随着分配集箱引入管质量流速的增加,相分配及流量分配的均匀性增强.当分配集箱的工作压力增加时,分配集箱并联支管间干度分配及流量分配的均匀性增加.并联支管间干度分配的不均匀性随着分配集箱入口干度的增加而减小,而入口干度对流量分配的影响规律较复杂,没有明显的变化规律.研究结果不但对保证超临界锅炉安全、高效运行具有重要的工程意义,而且为我国发展具有自主产权的超临界锅炉提供设计依据.     

超临界直流锅炉蒸发受热面动态过程特性

建立了两相受热管动态特性基本方程,在此基础上,进行二次建模,得到了能够直接求解的方程形式．求解过程中,在管段出口压力、出口流量及超临界压力下水与蒸气相变点的确定等问题上提出了新的处理方法．应用所建模型,对６００ ＭＷ 超临界直流锅炉水冷壁在３ 种典型工况下的动态特性进行了计算,得到了该直流锅炉在各种扰动下的响应曲线,分析了直流锅炉在不同工况下响应曲线的差异,并进一步讨论了水冷壁对各种扰动的敏感性．所得结果对进一步研究直流锅炉全工况动态仿真具有一定的参考意义．     

直流锅炉螺旋管圈型水冷壁敏感性研究

为解决直流锅炉由于热敏感性强,在负荷扰动时水冷壁的壁温有可能会急剧增长,导致水冷壁超温爆管,对锅炉的运行安全造成极大威胁的问题,对直流锅炉的热敏感性进行了研究,在国内首次推导出直流锅炉水冷壁流量敏感系数、压降敏感系数、出口焓值敏感系数的计算公式.以600MW超临界直流锅炉螺旋管圈水冷壁为例,对3种热敏感系数进行了定量计算.所得结果可用于超临界直流锅炉螺旋管圈水冷壁敏感性分析,同时也可用于研究其他水冷壁形式的直流锅炉的热敏感性.     

锅炉吹灰孔水冷壁管开裂原因分析

某热电机组锅炉吹灰孔处SA-210C水冷壁管发生开裂泄露,通过维氏硬度、金相分析、扫描电镜形貌与能谱分析等方法进行了原因分析。结果表明,水冷壁管吹灰位置的封板割缝根部结构尖锐,锅炉启停及负荷瞬时波动造成了水冷壁管及封板局部温度差异较大,产生循环热应力,导致水冷壁管的封板割缝根部的尖锐位置在热应力作用下发生开裂,形成启裂源,并在循环热应力的作用下发生疲劳开裂,造成水冷壁管开裂泄漏。     

超(超)临界锅炉膜式水冷壁危险点温度与鳍片结构之间关系的数值分析

采用有限元分析方法对超(超)临界锅炉膜式水冷壁温度场进行数值计算,并针对给定管径的水冷壁分析了鳍片厚度和宽度对锅炉膜式水冷壁鳍片危险点温度的影响和之间的关系,为设计锅炉提供一种选取鳍片厚度和宽度的方法.     

超临界流体传热特性研究综述

 超临界状态下流体状态介于液态和气态之间,其扩散性更接近气体,密度依然为液体量级,这种特殊的性质导致超临界压力下流体流动换热特性与亚临界压力下有很大不同.本文以超临界压力条件下水、二氧化碳和碳氢燃料为研究对象,综合分析了超临界流体在管内的换热规律,系统总结了浮升力、热流密度、质量流速、压力、进口温度、流道形状等因素对流动换热特性的影响.其中,浮升力、热流密度和质量流速影响作用较大,在较高热流密度条件下,浮升力会导致传热恶化发生;在较低热流密度下,流体临界点附近会发生传热强化;质量流速增加能够使管内换热效果显著增强.传热强化和传热恶化现象的发生与临界点附近流体物性的剧烈变化密切相关.     

超超临界电站锅炉用关键材料

讨论了我国电站锅炉向大容量、高参数超超临界机组发展的趋势及对材料的要求.针对这一发展趋势,宝钢开展了超超临界电站锅炉用关键材料的研制.试验数据及生产、供货实绩表明,宝钢已具备了向主蒸汽600℃超超临界电站锅炉受热面关键部件——水冷壁、过热器和再热器整台机组供货能力,替代了进口产品,缩短了我国电站锅炉材料与国外的差距.同时,根据未来我国700℃超超临界机组的发展要求,开展了高温部件所用材料的筛选、研制及评定等,以支撑我国超超临界机组的发展.     

内螺纹管临界压力区内水的传热特性研究

对垂直上升的内螺纹管临界压力区内水的传热特性进行了试验研究,根据试验结果,分别在亚临界部分和超临界部分进行了传热机理分析,得到了垂直上升内螺纹管对流沸腾传热随压力、质量流速及热负荷变化的复杂关系,总结了发生传热恶化时的条件,给出了恶化趋势预报,并给出了能用于工程实际的传热试验关联式,结果表明：虽然在临界压力区内内螺纹管改善传热的特性有所减弱,CHF情况有时在过冷区就发生,但是与光管相比,内螺纹管在临界压力区内仍然能够很好地改善传热,降低壁温。