超临界二氧化碳燃煤发电系统锅炉耐热钢选材分析

采用超临界二氧化碳(S-CO_(2))循环时,炉膛管内工质温度较高,耐热钢钢材等级需提升。S-CO_(2)管内工质温度与壁温相差较大,远高于水蒸气锅炉30~50℃的温差范围。工程应用的水蒸气锅炉受热面选材的要求与依据,无法直接用于S-CO_(2)锅炉。在材料边界条件下,从材料的高温强度和腐蚀特性出发,综合成熟耐热材料的使用情况和经济性能,探讨将T23、T91、T92、TP347HFG、Super304H等耐热钢应用于S-CO_(2)锅炉的可行性,得到SCO_(2)锅炉的选材特点。研究结果表明:在一定管结构条件下,T91可用于冷却壁选材,传统水蒸气锅炉水冷壁管材,如12Cr1MoVG、T21和T23等铁素体耐热钢将无法使用;对于过热器,只有热强性更好的奥氏体钢TP347HFG与Super304H在一定管结构参数条件下才符合受热面选材要求。

冷凝消雾收水装置设计计算方法

冷凝消雾收水装置可实现冷却塔水蒸气深度回收,基于对间壁式冷凝消雾收水装置结构研究,提出了适用于CSCT和FSCT冷凝消雾收水装置的设计方法。建立了冷凝收水装置热力计算模型、冷凝量计算模型及阻力计算模型;并构建了冷凝收水装置设计计算流程。计算方法可为冷凝收水装置的设计及优化提供参考,是机械通风冷却塔冷凝消雾收水装置研发和推广的关键技术。

机械通风冷却塔冷凝消雾收水装置设计程序

为实现在役机械通风冷却塔循环水蒸发损失深度回收,提出了有限空间型冷却塔(confined space cooling tower,CSCT)概念。设计了机械通风CSCT冷凝消雾收水装置结构模型;并建立了装置设计数学模型。构建了装置设计软件流程,基于C++Builder耦合水物性数据库开发了机械通风冷却塔凝消雾收水装置设计计算软件,实现了机械通风冷却塔冷凝消雾和水深度回收,并通过软件仿真计算实例预测了CSCT冷凝除雾收水装置性能和完成装置阻力优化。研究结果为在役机械通风CSCT冷凝消雾收水装置技术开发设计提供了理论基础和工具性软件支持。

土壤含水率对蒸汽直埋供热管道热损失的影响

针对长距离供热工程中的节能降损问题,采用数值模拟的方法,研究了不同土壤含水率、保温材料、埋深对直埋管道保温性能的影响。研究结果表明:土壤含水率对直埋管道保温效果影响显著,当土壤含水率为0~10%时,土壤含水率变化对管道温降的影响较大,土壤含水率为10%~20%时,土壤含水率变化对管道温降的影响较小;增大直埋管道的埋深会降低管道的热损失,且高含水率时埋深对管道热损失的影响较小;在土壤含水率较高时使用多腔孔陶瓷复合绝热材料(CNT)+玻璃棉的保温方案可大幅提高管道保温性能,但增大CNT厚度对管道热损失的影响较小。

超长距蒸汽供热管道保温性能分析

针对热电联产蒸汽长距离运输过程中保温的问题,结合某管网工程,采用数值模拟的方法,研究了不同敷设方式管网的散热特性,并根据设计负荷计算了管网用户处的蒸汽参数。研究结果表明,在蒸汽供热管道中,空气层和土壤可一定程度上降低管道中蒸汽的热损失,对管道起到保温效果,直埋敷设管段的热损失要小于架空敷设管段。当管网负荷较低时,部分用户处会出现冷凝,负荷增大会使管道温降减小,压降增大。该研究为供热管道工程优化提供理论基础。

管段参数对供热管网流动传热特性影响研究

针对热电联产中供热管网能量损失问题,根据供热管道温度压力耦合计算模型,采用编程计算的方法,采用不同入口温度、入口压力、流量、管道直径,探究管道各项参数对蒸汽运输中能量损耗的影响。研究结果表明:管道入口温度升高会使工质与外部环境温差增大从而使能量损失增多且会使蒸汽的动力黏度变化导致压损增多;入口压力增大时会导致工质摩擦力减小,从而造成压损减小;流量增大会导致工质摩擦力增大,压损增多;管道直径对蒸汽运输中能量损耗影响较大大,管道直径过小会使能量损耗急剧增大;阻力部件会使管道压力损失增大,管网中分流出的小管径管道能量损失较多,应尽可能减少管网中阻力部件的使用,并尽量减小小管径管道的长度。

长距离蒸汽管网设计软件研究

从工程应用角度出发,考虑蒸汽管道水力热力特性的相互影响和过热蒸汽热力参数的变化,建立了长距离蒸汽管网的水力热力耦合计算模型。以Qt5.10.0为开发平台,耦合IAPWS-IF97计算公式开发了蒸汽管网设计计算软件,介绍了程序设计流程、软件的管网绘制及设计计算模块、散热计算模块和水蒸气参数计算模块。利用该软件对某实际工程长距离蒸汽管网进行了设计计算。

sCO_(2)循环部分负荷运行特性研究

超临界二氧化碳(supercritical CO_(2), sCO_(2))循环发电系统结构紧凑,具有灵活高效的特点.本文以300 MW级s CO_(2)循环发电系统为研究对象,基于存储控制(inventory control)运行方式构建了耦合部件非设计(off-design)计算的系统部分负荷模型.部分负荷运行时,回热器和涡轮机械运行参数都会发生变化,且变化规律不同,为剖析系统性能损伤机理,设置了两种不同研究方案:(1)涡轮机械主要运行参数(主气压力和等熵效率)不变,研究回热器对系统热效率的影响;(2)涡轮机械和回热器参数均发生变化.不同研究方案结果表明,随负荷率减小回热器效率增加,压降减小,对系统性能产生正效应.部分负荷运行时主气压力的减小对透平做功影响较大,同时透平效率降低明显,对系统产生负效应.标准存储控制条件下,系统热效率随负荷率呈抛物线变化. 100%~75%负荷时,系统中正效应大于负效应,热效率大于设计热效率,在85%负荷时系统热效率达到最大值49.82%. 75%~30%负荷时,系统中正效应小于负效应,热效率小于设计热效率.研究结果可为sCO_(2)循环系统的变负荷运行提供指导,并可为系统动态调控过程提供目标值.

机械通风冷却塔冷凝收水消雾系统及装置设计

为实现机械通风冷却塔高效节水消雾,通过对冷却塔水蒸气羽雾机理研究,设计了机械通风冷却塔冷凝收水消雾系统,提出了冷却塔节水消雾新方法;对有限空间型冷却塔(CSCT)和自由空间型冷却塔(FSCT)冷凝收水消雾装置进行了设计,采用间壁式换热器为冷凝装置设计形式,冷凝装置冷热通道采用换热板构建组装;通过实例设计计算,冷凝收水消雾装置节水消雾效益显著。研究结果可为节水消雾型冷却塔开发和在役冷却塔收水消雾技术升级改造提供参考。