重型燃气轮机联合循环机组三压再热余热锅炉动态建模及运行规律研究

针对燃气轮机联合循环机组三压再热余热锅炉的动态运行特性,使用Modelica开源编程语言搭建了余热锅炉仿真模型,并与电厂实际调峰过程运行数据及Thermoflow商业软件仿真结果进行对比和验证。在实际运行工况下,从满负荷降至低负荷后稳态运行、再从低负荷升至满负荷、机组停机和边界参数扰动的动态过程中,所建模型均能较为准确地预测余热锅炉主要参数的动态响应规律。随着机组负荷从320 MW降低至280 MW,汽轮机功率从124.0 MW降至111.5 MW;高压主蒸汽流量从70.12 kg/s减至63.62 kg/s;高压主蒸汽压力从8250 k Pa降至7612 k Pa;余热锅炉入口烟气参数在约300 s的时间内随机组负荷变化,但是余热锅炉蒸汽参数需要约600s完成动态响应达到低负荷下的稳态,说明余热锅炉蒸汽参数相对于燃气轮机排烟参数随时间变化有一定滞后。在机组停机的动态过程中,汽轮机功率从130.4MW下降到5.4MW,余热锅炉高压主蒸汽温度从600.1℃降低到224.5℃,高压主蒸汽流量从76.1 kg/s减小到15.3 kg/s。

不同温度下Inconel 690TT换热管的冲击微动磨损特征研究

为了研究冲击微动磨损对蒸汽发生器换热管的影响,在200,250,285℃温度下开展了Inconel 690TT管与SUS405支撑的冲击微动磨损试验研究,通过扫描电子显微镜和能谱仪手段对磨损特征开展系统分析。结果表明,250℃和285℃温度下的磨损量相近,明显大于200℃下的试验结果。对磨损表面的分析发现,温度的升高会导致表面产生更为显著的剥层现象和表面硬度降低,进而导致磨损体积的增加。从能谱仪分析结果来看,在250℃和285℃下,氧化变得严重,但从C和Fe的含量来看,质量转移并不严重,但随温度上升质量转移略有上升。这说明冲击磨损主要的磨损机制是剥层,粘着磨损随着温度升高有上升趋势。冲击微动磨损机理研究结果对蒸汽发生器后续研究、设计和维护具有重要意义。

核电站蒸汽发生器传热管电磁超声导波自动化检测系统设计

蒸汽发生器传热管作为高温气冷堆核电站一回路压力边界的关键部件,承担着热交换及辐射屏障的重要作用,其结构完整性严重影响核电安全运行。针对该类特殊结构传热管的在役检查难题,设计了专用的电磁超声导波自动化检测系统,研制了内置单点检测式的磁场增强型电磁超声导波探头,开发了采用模块化组件的五轴联动多自由度自动运载装置,提出了基于机器视觉的管孔动态定位方法,建立了蒸汽发生器全尺寸模拟体试验平台并开展了定位精度测试与缺陷检测试验。试验结果表明所设计的自动化检测系统可实现任意位置目标管孔的高精度定位及自动行走,可识别模拟体上异种钢焊缝处与距离检测端约60 m处的刻槽缺陷,有效检测范围覆盖传热管全长,有望为高温气冷堆核电站蒸汽发生器特殊结构传热管的质量健康评价提供技术支撑。

芳烃装置低温热利用技术方案选择与实践

低温热利用是炼化企业的重要节能措施。分析了某芳烃装置低温热的节能潜力,根据低温余热“温度对口、梯级利用”的原则,对低温热发电方案和低温热产蒸汽方案进行了比较。选择了低温热产蒸汽方案,同时利用螺杆压缩机对蒸汽进行压缩升压,进行装置低温热的回收。选取重芳烃塔、甲苯塔和抽出液塔的塔顶低温热源进行低温热回收改造工作,将大型螺杆压缩机应用于蒸汽压缩工况,这是在石化行业内的首次应用。项目实施后,节省1.0 MPa蒸汽103.5 t/h,装置总能耗降低4474.4 kgoe/h,每年节能37585 toe,蒸汽运行成本降低6577万元/a,芳烃综合能耗降低37.53 kgoe/t(以对二甲苯计),节能效果非常显著。

煤电二氧化碳捕集能量梯级利用与机组效率分析

燃煤电厂配置二氧化碳捕集系统需消耗大量蒸汽用于吸收剂再生与循环利用,蒸汽消耗降低机组发电效率和发电量。机组热力系统和二氧化碳捕集系统的跨界区能量耦合利用是减少发电效率损失的重要途径。以全容量二氧化碳捕集的630 MW机组为对象,构建全容量烟气的二氧化碳捕集系统模型和汽轮机组热力系统热平衡图,借助等效焓降法研究碳捕集系统工艺参数选择及多种余热利用方法对汽轮机组发电效率的影响。结果表明:全容量二氧化碳捕集系统后需消耗569.18 t/h蒸汽,导致原机组循环效率从43.84%降至35.74%。再沸器凝结水余热用于富液加热时,再生热耗降低0.2 GJ/t,节约蒸汽用量43.05 t/h,机组循环效率升至36.35%,和余热用于机组回热系统效果相当,但前者系统更简单。再生气余热和二氧化碳压缩机级间余热可用于机组凝结水加热,节约机组低压缸抽汽,提高循环效率;再生气温度、流量和余热量与碳捕集系统富液分流工艺的分流比有关,随着冷富液流量增加,碳捕集系统能耗和机组发电效率损失均呈先降低再升高趋势,当冷富液、主富液、凝结水加热富液质量比0.20∶0.75∶0.05时,机组发电效率最高;二氧化碳压缩机级数越少可利用的热量越大,机组发电效率越高,但同时消耗更多电能。通过优化,配置全容量二氧化碳捕集系统的630 MW机组发电功率由无优化时的510.09 MW增至528.96 MW。

急冷油-稀释蒸汽发生器换热管泄漏原因分析

某公司乙烯裂解装置急冷单元共有9台急冷油-稀释蒸汽发生器,投用8 a后换热管开始出现频繁泄漏。采用宏观检查、内外径测量、化学成分分析、金相组织分析、硬度测试、腐蚀形貌扫描电镜分析、EDS能谱分析及X射线衍射分析等方法对泄漏最为严重的换热管进行了针对性的理化分析。结合理化分析结果,认为工艺水的pH值频繁波动是导致换热管腐蚀的主要原因,汽化-冲刷腐蚀加剧了换热管腐蚀失效,氧浓差腐蚀对换热管腐蚀有一定的促进作用,最终导致换热管腐蚀穿孔。

ORC发电机组不锈钢换热管裂漏失效机制分析及预防

换热管作为有机朗肯循环(ORC)发电机组管壳式换热器的核心零部件,其渗漏会导致换热效率降低、维修成本增加。通过分析不锈钢换热管在工厂焊接及试运行阶段出现裂漏的失效机制发现,失效原因为铜管定位工装时焊接工艺不当产生渗透热裂纹,指出通过固定铜管定位工装参数、稳定焊接及冷却参数可以有效预防该类失效的发生。

基于吸收式换热的热电联产低温供热技术研究

为了降低冬季供热对热电联产机组发电出力的影响,提出了一种基于吸收式换热的热电联产低温供热技术,借助吸收式换热机组,实现一次网供水温度和回水温度的双降低,提高采暖季乏汽供热占比,进而提高热电联产机组能源利用效率和经济收益。以西北某热电厂两台300 MW热电机组为例进行了应用案例分析,分析结果表明:项目改造完成后,单个采暖季因供热而减少的发电量由改造前的2.13亿度电降至0.97亿度电(降幅54%),在不增加燃煤消耗量且保障原有的供热负荷的前提下,单个采暖季可多发1.16亿度电;每年可新增收益4766万元,项目静态投资回收期3.7年,改造经济性十分可观。理论分析和应用案例分析结果表明,此种基于吸收式换热的热电联产低温供热技术,可显著提高热电联产机组乏汽供热占比和能源利用效率,促进我国集中供热行业的节能减排。

燃气-蒸汽联合循环发电机组蒸汽旁路压力控制的研究

蒸汽旁路压力控制策略研究的目的是在机组启动、停止、锅炉并退汽过程中及机组甩负荷或跳闸时实现蒸汽旁路系统全自动控制和蒸汽压力保护。依托于国外某燃气-蒸汽联合循环发电厂两台机组的蒸汽旁路系统的调试和优化,对机组启、停及运行过程中蒸汽旁路的几种压力控制方式及控制问题分析进行描述。旨在为同类型或相似类型发电机组的旁路控制系统组态或系统优化提供帮助,并为带中间再热、蒸汽母管制的汽轮机发电机组的旁路控制策略设计提供参考。

某660MW燃煤机组深度耦合余热利用系统优化

针对某660 MW燃煤机组原深度耦合余热利用系统存在的问题,分析了该系统未达到设计目标的原因,采取了旁路烟道优化、凝结水换热器取水位置优化、再循环管路优化、增加烟气冷却器水侧旁路4种改造方案,并对最终的优化改造效果进行了详细的计算分析。结果表明:优化改造后,旁路烟气量比例上升至13.5%,凝结水换热器进口水温可以长期稳定在70℃,辅助蒸汽换热器的蒸汽用量基本降至0;优化后投运该系统,机组的供电煤耗率降低了2.73 g/(kW·h)。

余热锅炉单相受热面动态数学模型及仿真

采用集总参数法建立了三压再热余热锅炉中单相工质受热管的动态数学模型,并开发了通用化的仿真算法。基于一体化模型开发平台建立了余热锅炉单相介质受热面系统的工程模块化的仿真模型。对低压省煤器的运行特性进行了仿真实验研究,结果表明该模型具有较高的静态计算精度和较好的动态响应特性,且模型运行稳定。

喷雾增湿降温法提高空冷机组出力的研究

夏季环境温度过高是限制直接空冷机组出力的主要原因。采用喷雾增湿降温法可有效地降低空冷凝汽器(空凝器)入口空气温度,改善空凝器的换热效果,提高机组运行真空使其满负荷运行。通过对喷雾增湿降温法的研究及其经济性分析,并采用计算流体动力学(CFD)数值模拟软件对其效果进行验证,表明喷雾增湿降温法在直接空冷系统中增设喷雾增湿装置后,可以显著提高机组运行的经济性和安全性。

10MW高温气冷堆蒸汽发生器传热管束应力分析

10MW高温气冷堆蒸汽发生器SG传热管是带放射性的一回路与无放射性的给水蒸汽二回路的屏障。管束的破裂将会引起二回路的水蒸汽进入一回路,从而导致堆芯压力的升高和放射性产物的外泄,因此确保传热管的完整性是十分必要的。传热管的结构采用小弯曲半径的螺旋管结构,对于这种无法进行体积性在役检查的螺旋管,利用破前漏思想确保传热管的完整性是一个重要的选择。本文利用管道有限元程序PIPESTRESS对高温气冷堆蒸汽发生器传热管的应力进行了计算,得到了传热管的最大应力和应力与材料的不利组合位置。

HTR-10蒸汽发生器设计

描述了HTR10 蒸汽发生器的结构设计, 热工水力学特性, 材料选择和力学分析等。作为反应堆一回路和二回路之间进行热交换的关键设备, HTR10 蒸汽发生器采用了独特的管束设计,

600MW超临界汽轮发电机组耗差分析

以N600-24.2/566/566型汽轮机和DG1900/25.4-Ⅱ1型锅炉所组成的超临界机组为对象,进行了主要参数的耗差分析,得出了30余个运行参数与热耗、煤耗之间的关系,并绘制出特性曲线图,为电厂对超临界机组进行运行指标考核及性能监测提供了参考。

立式U型管自然循环蒸汽发生器换热面积的近似理论计算公式

采用近似方法从理论上导出了一种立式 U型管自然循环蒸汽发生器换热面积的近似理论计算公式，并将其计算结果与实际的立式 U型管自然循环蒸汽发生器换热面积进行了比较，其绝对误差在 8％以下。

对直接空冷机组排汽装置的发展趋势的研究

随着空冷机组容量的不断扩大,排汽装置已由单一型逐渐地向多功能型发展。较为详细地介绍了设置除氧功能排汽装置的必要性,阐述了除氧装置的几种布置结构,并对具有表面式换热器的排汽装置的应用特点进行了简要描述。

核电站蒸汽发生器传热管涡流信号的有限元仿真

为研究核电站蒸汽发生器传热管缺陷与涡流阻抗信号的关系,以通用有限元分析软件ANSYS为支持平台开发了涡流信号仿真程序,界面友好,使用方便,用户只要输入相应参数,即可获得计算结果。蒸汽发生器传热管标准人工缺陷的涡流信号的仿真结果与实测结果吻合良好。

215MW机组工业抽汽供热改造

为满足周围化工园区工业用汽需求,解决发电煤耗偏高等问题,某火力发电厂纯凝发电机组完成了4台215MW机组的工业抽汽供热改造以及厂外热网建设,采用抽汽压力调整、减温水系统改造、高压旁路作为应急供热管路、热网末端设立大用户等措施解决了供热安全性、可靠性、经济性等问题,供热改造工程投运后,提高了能源综合利用率,取得了显著的节能减排效益。