超超临界锅炉启停过程中汽水分离器温度场与应力场数值模拟计算

随着可再生能源行业的发展,更多火电机组需要参与调峰运行,这对锅炉的启停速度、运行的灵活性和安全稳定性提出了更高要求。汽水分离器是超超临界机组的核心厚壁承压部件,在启停过程中由于温度场的变化会产生热应力,从而引起应力损伤和疲劳损伤。通过有限元数值模拟对汽水分离器在不同启停过程中温度场与应力场进行了研究,获得了温度、热应力和总应力随时间变化的规律。研究结果表明,启停过程危险点位置始终处于筒身与引入管连接区域,不同启停过程中冷态启动应力幅值最大,为362 MPa。对冷态启动下3种加速方案进行仿真分析表明,不同方案启动结束阶段瞬态总应力无明显差异(365 MPa)。

基于人工智能算法的1000MW超超临界锅炉水冷壁缺陷检测技术研究

本文研究了一种基于人工智能算法的1000MW超超临界锅炉水冷壁缺陷检测技术。首先,介绍了超超临界锅炉水冷壁的结构特点和缺陷形态。然后,针对传统检测方法的局限性,提出了一种基于卷积神经网络的水冷壁缺陷检测算法。最后,通过实验验证了该算法的有效性和可行性。研究结果表明,该算法在检测精度和效率方面均具有较高的优势,可为超超临界锅炉的安全运行提供可靠的技术支持。

1000 MW超超临界锅炉燃烧与脱硝过程优化

为解决锅炉燃烧过程受负荷指令、入炉煤种等因素影响会偏离设计工况,NO_(x)生成浓度偏高,进而导致锅炉效率降低,脱硝系统喷氨量过大等问题,以某发电有限公司1000 MW超超临界锅炉为研究对象,将自寻优控制技术、仿人智能控制技术、智能前馈技术替代原DCS系统中相关控制模块功能,实现锅炉燃烧优化和脱硝过程调整。结果表明:调整后的控制系统可以有效降低机组的发电能耗,一次风机能耗与飞灰含碳量降低所对应发电标准煤耗降低总量为1.04 g/(kW·h);脱硝系统入口NO_(x)浓度与脱硝系统喷氨量大幅降低,SCR入口两侧NO_(x)浓度均值由301 mg/m^(3)下降至219 mg/m^(3),降幅达到27%,脱硝系统两侧平均喷氨流量由327 kg/h降至197 kg/h,降幅为39%。所述方法可供同类锅炉改造参考。

超超临界锅炉省煤器给水旁路复合热水再循环提高SCR入口烟温的应用研究

针对某1000MW超超临界机组深度调峰期间,脱硝装置入口烟温低,SCR脱硝系统无法正常投运的问题,采用省煤器给水旁路复合热水再循环系统提高脱硝装置入口烟温。通过典型工况试验发现,负荷350MW时,仅开省煤器给水旁路即可将SCR入口烟温提高至需要温度;机组负荷300MW时,仅开省煤器给水旁路,可将SCR入口烟温提高至314℃,旁路流量每增加100t/h,SCR入口烟温可以提高6℃,同时开启热水再循环系统,可将脱硝装置入口烟温提高至320℃以上,工质过冷度满足安全运行的要求,从而实现机组低负荷工况SCR脱硝系统正常投运的要求。

启动循环泵在超超临界锅炉启动系统中的应用

启动循环泵(BCP)作为超超临界锅炉启动系统核心设备,在机组启停效率、调节特性及低负荷安全性上具有明显作用,可以较好地适应电网深度调峰需求.通过对国产与进口BCP在价格、交货及质保期方面的对比,得出国产BCP具有较明显优势.随着国家对火力发电机组调峰需求的提高及发电设备国产化的推进,市场对国产BCP的需求日益凸显.目前,国产BCP在应用业绩上与进口产品还存在差距,但随着市场需求的扩大,其具有一定的发展前景.

超超临界锅炉给水泵筒体部件加工工艺探讨

超超临界锅炉给水泵筒体部件包含较多焊接组件,且不同组件尺寸、类型之间存在明显差异性,在组件焊接与加工中,生产企业需结合实际需求选择恰当加工技术,以规范整体超超临界锅炉给水泵生产环节,减少锅炉给水泵生产成本。基于此,本文主要研究了超超临界锅炉给水泵筒体部件加工工艺,以期在提升筒体部件加工精度的基础上,保障设备生产质量。

超超临界锅炉过热器泄漏失效原因分析及预防措施

超超临界锅炉过热器在锅炉传热系统中扮演着至关重要的角色,负责再加热从水冷壁出来的高温高压蒸汽,使其达到额定温度、压力,进入汽轮机做功。然而,过热器泄漏失效会导致系统效率下降、安全隐患增加等问题。过热器泄漏失效的主要原因包括材料缺陷、过热工况引起的腐蚀以及热应力引起的疲劳等。为了预防泄漏失效,可采取改进材料和制造工艺、控制水质、优化弯管结构等措施。综合应用这些措施,能有效降低泄漏失效的风险,确保锅炉系统的安全稳定运行。

电磁超声检测和相控阵超声成像技术在超超临界锅炉安装监督检验中的应用

高压、超高压和亚临界锅炉及超超临界锅炉在安装厚壁受热面小径管和壁厚大于20mm的本体连接管道时,常规射线(RT)由于管道壁厚的原因无法满足检测要求,故采用电磁超声检测和相控阵超声成像技术对其管道进行检测。本文以超超临界锅炉受热面系统和本体连接管道安装监督检验为例,介绍了电磁超声检测技术与相控阵技术的基本概念,并结合电磁超声检测技术与相控阵技术在锅炉本体连接管道检测的应用实际,阐述了电磁超声检测技术与相控阵技术的应用优势,并为后续定期检验工作提供了参考与借鉴。

基于热力学的超超临界锅炉与汽轮机效率改进研究

锅炉和汽轮机作为电力产业中的核心装置,在能源转化过程中起着重要作用。近年来,随着对于环保节能的日益重视,对超超临界锅炉与汽轮机的效率提升有着广泛且深入的研究。本研究主要通过热力学的角度,对超超临界锅炉和汽轮机的效率改进进行探讨。首先,基于热力学第一定律和第二定律对超超临界锅炉与汽轮机的热力学运行性质进行全面分析,建立了锅炉与汽轮机的热力学模型。在此基础上,通过变量敏感性分析找出影响效率的关键因素,并进一步通过参数优化,提出了以降低燃料消耗、降低污染物排放和改善系统性能为目标的优化策略实现效率提高。研究结果表明,本方法能有效提升超超临界锅炉和汽轮机的运行效率,为电力产业的可持续发展提供了重要的方法论参考。

超超临界锅炉磨煤机组合运行方式优化数值模拟

在不同磨煤机组合运行方式下,对一台1 000 MW超超临界前后墙旋流对冲燃烧煤粉锅炉进行了炉内流动、燃烧、传热与NOx排放特性数值模拟研究。模拟结果与试验测量值符合性较好。结果表明,不同的磨煤机组合运行方式对煤粉颗粒在炉膛内的停留时间、燃烧器区域空气分级效果、下炉膛出口烟气温度和水冷壁壁面热流分布有不同的影响。相比6台磨煤机运行,当5台磨煤机运行,停运上层燃烧器时,煤粉颗粒停留时间增加,飞灰含碳量降低,煤粉燃尽率增加;燃烧器区域空气分级效果得到强化,NOx排放量降低;下炉膛出口烟气温度降低,有利于降低大屏过热器挂渣的倾向。

600MW超超临界锅炉墙式切圆燃烧系统的特点及性能分析

对某电厂600 MW超超临界燃煤锅炉墙式切圆燃烧系统的特点进行了分析,并通过变O2体积分数、变二次风配风方式、变OFA、变AA和变油枪风等试验对其进行了性能优化研究.结果表明:锅炉飞灰含碳量较高,但通过高O2体积分数运行、开大OFA和设置合理的二次风配风方式及AA风开度,可有效降低飞灰含碳量;油枪风对NOx排放影响最大,通过关小油枪风开度,可有效降低NOx排放;优化后的锅炉各主要性能参数均达到或优于设计值.

1000MW超超临界锅炉燃烧调整的试验研究

对某电厂1 000MW燃煤锅炉进行了燃烧优化调整试验,分析了一次风配风均匀性、煤粉细度、燃烧器配风、运行中氧的体积分数以及燃尽风率对锅炉效率的影响.结果表明:对同层燃烧器外二次风采用两端和中间开度大的配风方式可以改善由于大风箱两端进风引起的沿炉膛宽度方向氧气的体积分数偏差.随着炉内氧气的体积分数增加,锅炉的热效率先提高后降低.当氧气的体积分数在3.0%左右时,锅炉热效率达到最高.随着燃尽风率的逐渐降低,锅炉热效率和NOx排放质量浓度逐渐提高.综合考虑锅炉效率、NOx排放质量浓度以及屏式过热器管壁金属温度,在额定负荷下,燃尽风率以保持在25%左右为宜,此时锅炉热效率为93.9%,NOx排放质量浓度为306.1mg/m3.

超超临界锅炉水冷壁管材高温腐蚀特性研究

现场测试了某超超临界锅炉水冷壁近壁区还原性气氛分布特性,在此基础上利用高温管式气氛炉对超超临界机组锅炉水冷壁管材12Cr1MoVG开展高温腐蚀实验,模拟了锅炉水冷壁近壁区的还原性气氛、积灰及温度等条件,得到材料试片的腐蚀增重曲线,并利用扫描电镜及能谱仪分析腐蚀试片的微观形貌和元素成分。研究表明,H2S＋CO＋N2气氛腐蚀性强于H2S＋N2,H2S＋CO＋N2气氛下金属表面发现大量裂纹,腐蚀增重曲线呈现线性规律,H2S＋N2气氛下金属腐蚀增重曲线呈现双对数规律;还原性气氛下,灰颗粒对金属的腐蚀性较弱,腐蚀表现形式为点蚀;经过H2S＋CO＋N2气氛180h腐蚀后,金属表面硫元素含量最高,质量分数约为10%～12%,腐蚀层内次之,约为7%。

超大容量超超临界锅炉的发展趋势

介绍了国际上超临界和超超临界技术的发展历程 ,分析了超临界和超超临界技术发展过程中出现的主要问题及其发展趋势。在分析与比较超临界和超超临界锅炉关键技术的基础上 ,指出了我国超大容量超超临界锅炉技术的发展方向。表 1参

660MW超超临界锅炉再热汽温偏低问题分析及技术改造

针对某电厂660MW超超临界锅炉投产后汽温偏低,尤其是中低负荷再热蒸汽温度明显偏低的问题,对该锅炉进行燃烧优化调整试验及燃烧器浓相偏转改造,并进行受热面面积的技术改造.结果表明:再热器受热面面积不足是产生问题的主要原因,可适当增加再热器受热面面积;增加受热面面积的技术改造解决了再热汽温偏低问题,为同类锅炉问题技术改造提供了参考.

超超临界锅炉用奥氏体耐热钢HR3C的脆化机理

结合室温、高温冲击试验及700℃时效试验,利用光镜、扫描电镜、透射电镜、电子探针等手段对服役态及供货态典型奥氏体耐热钢HR3C的脆化机理进行了研究。结果表明,服役近4万小时后HR3C钢室温及650℃均出现了明显脆化现象,冲击韧性大幅度下降,700℃时效试验结果与此类似。组织分析表明,服役近4万小时的HR3C钢在晶界析出连续片状分布的M_(23)C_6相、沿晶界向晶内生长出针(条)状M_(23)C_6相、晶界周边析出纳米级立方状M_(23)C_6相及弥散Nb Cr N相,Cr、C,P、S 4种元素在晶界明显偏聚。在700℃时效不同时间后相关试验表明HR3C钢在冲击韧性快速下降阶段微观组织中碳化物在晶界已成连续片状分布,未见其余析出相,晶界仅有微量S元素偏聚。M_(23)C_6在晶界的连续片状析出是造成HR3C钢时效脆化的主要原因。

高效宽负荷率超超临界锅炉垂直管圈水冷壁在低质量流速下的传热特性

在压力p=21~29.8 MPa、质量流速G=600~1 100kg/(m^2·s)、热负荷q=330~793kW/m^2工况范围内,对低质量流速优化内螺纹管的传热特性进行了实验研究,并根据实验数据得到了近临界压力区和超临界压力区的传热实验关联式.结果表明:在近临界压力区,亚临界部分的传热特性好于超临界部分的传热特性,质量流速增大能推迟传热恶化,热负荷增大则使传热恶化提前发生,内螺纹管抑制膜态沸腾(DNB)的能力有所减弱;在超临界压力区,压力越低,大比热容区内强化传热作用越显著,在其他条件一定时,超临界水的热物性变化对管内传热的作用由质量流速和热负荷共同决定;质量流速不变,继续增大热负荷,大比热容区内的传热将由强化转变为恶化.

超超临界锅炉垂直水冷壁水动力特性

针对超超临界锅炉水冷壁系统水动力特性,建立了适用于复杂串并联回路系统的水动力特性计算模型,基于POWERSTATION4.0平台研制了水动力计算程序。按出口工质温度相等的原则计算节流补偿压降;以给定热负荷和节流方式进行流量分配和压降特性校核计算,用Chebyshev多项式拟合法拟合水动力特性曲线方程。并数值研究了1000MW超超临界锅炉垂直水冷壁水动力特性,计算结果表明:U形叉管有利于垂直水冷壁节流调节,低负荷率下炉膛回路具有较强的正流量特性,而在超临界负荷具有弱的负流量特性。上炉膛回路在不同负荷率下均具有负流量特性。水冷壁水动力特性曲线呈单值性。研究结果为超超临界直流锅炉垂直水冷壁的工程设计及运行监测提供了可靠的理论依据。

热偏差和流量偏差对1000MW超超临界锅炉水冷壁壁温影响的研究

通过耦合水冷壁的烟气侧和工质侧的换热模型,获得超超临界条件下水冷壁管内工质和管壁的温度分布情况。设置火焰中心和工质流量的偏差变量,研究其对600℃和700℃等级锅炉水冷壁管壁温度安全的影响。通过模型的计算结果与600℃等级的超超临界机组测试值对比,验证模型的准确性。计算结果表明：耦合模型计算温度和实测数据有较好的一致性;对于600℃等级锅炉的水冷壁,流量对壁面温度最高值的影响明显高于火焰中心偏移的作用;700℃等级超超临界锅炉水冷壁管壁和工质的温度分布规律和600℃等级锅炉的变化趋势基本一致。管壁的峰值温度约为619℃,远远超过600℃等级超超临界锅炉管材的允许温度;推荐管材的许用温度为650℃。

超超临界锅炉水冷壁T23接头时效性能

对超超临界锅炉水冷壁T23接头进行了500~650℃、0~3 000h的时效试验,分析时效对焊缝组织、硬度和韧性的影响,研究了T23接头在470℃和550℃下的蠕变断裂行为,揭示T23接头的早期失效机理.结果表明:温度对T23接头焊缝性能的影响很大,当时效温度低于550℃时,焊缝长期处于高硬度状态,有明显的时效脆化倾向,当时效温度超过600℃时,焊缝中析出碳化物,硬度降低,冲击韧性逐渐恢复;T23接头脆性失效与楔形蠕变裂纹有关;焊后热处理是防止T23接头失效的有效措施,为了保证焊后热处理的效果和接头的可靠性,建议将250HB作为焊缝硬度控制的上限.