宽负荷超临界、超超临界锅炉光管螺旋管圈水冷壁传热特性

在压力p=12~32MPa,质量流率G=741~2294 kg/(m^2·s),内壁热负荷q(28)200~870 k W/m^2的参数范围内,以水为工质,对水平倾角25°的倾斜上升光管的传热特性进行了试验研究。试验结果表明:浮力作用是倾斜管传热的重要影响因素。热负荷对传热具有多重影响。在亚临界压力区,质量流率增量具有界限值,其影响与垂直管中的界限质量流率有所不同。在近临界压力区,增大质量流率或降低热负荷能推迟传热恶化的发生;宏观对流作用可以改善恶化后的传热。在超临界压力区,超临界水的物性变化作用不能减小倾斜管的周向不均匀性。

不带外置床的700 MW超超临界循环流化床锅炉失电后水冷壁安全计算分析

通过对某660 MW电厂失电事故过程中烟气温度、蒸汽温度及工质流量的变化规律进行分析,得到了炉膛密相区、过渡区及稀相区热负荷随时间的变化规律。在此基础上,以某700MW超超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉为对象,建立了失电事故发生后水冷壁内的流动传热计算模型,开发了以Fortran语言为基础的水冷壁内瞬态特性计算程序。分别对密相区、过渡区及稀相区进行分析,通过计算得到了失电后的水冷壁壁温及出口工质温度等热力参数的变化规律。计算结果表明:失电后水冷壁密相区出口的最高壁温为558.6℃,稀相区出口的最高壁温为579.6℃,不需要配备紧急补水泵来保证失电后水冷壁的安全。研究结果可为电厂处理超超临界CFB锅炉失电事故提供指导。

超临界对冲燃烧锅炉低负荷运行及环保性能的模拟研究

为获得某电厂超临界对冲燃烧锅炉低负荷工况下的运行及环保性能,基于锅炉设计参数与现场试验数据,采用ANSYS Fluent软件对低负荷运行状态进行数值模拟研究,根据现场实际试验的情况控制燃烧器的投运方式、风速和风量等边界条件,模拟结果直观反映炉膛内的燃烧状态,并进一步对比25%和30%负荷工况的计算情况。结果表明,在25%负荷工况下,温度场及速度场表现均匀对称,整体稳燃性能优于30%负荷工况;30%负荷工况供风量大,O_(2)充足,CO浓度低于25%工况,但由于30%负荷工况多投运后墙中层燃烧器,对冲性能差,不仅容易造成前墙水冷壁超温,还会产生更多的NO_(x)堆积于前墙,出口的NO_(x)排放浓度为531.69 mg/m^(3),约为25%负荷工况的1.35倍。

1000 MW超超临界燃煤锅炉深度调峰研究

【目的】燃煤锅炉深度调峰对以新能源为主的未来电力系统的稳定性至关重要,而目前1 000 MW等级超超临界燃煤锅炉深度调峰性能与工程应用较为缺乏。为提高1000MW等级燃煤锅炉深度调峰能力,选择某电厂1 000 MW燃煤机组开展宽负荷高效研究。【方法】在机组深度调峰负荷为340 MW下,进行了低负荷稳燃实验、脱硝侧入口烟气测试,对锅炉主要运行参数、炉膛温度分布、锅炉侧燃烧调整试验进行了分析,并在此基础上开展了燃烧优化调整实验。【结果】1 000 MW等级机组具备34%额定功率的深度调峰能力;选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝入口烟温基本在320~350℃,满足高于300℃的烟温要求;锅炉优化调整后,修正后的锅炉热效率为94.09%(提高0.94%),供电煤耗降低3.27 g/(kW·h);SCR脱硝入口NOx质量浓度基本在180~260 mg/m^(3)(降低约30 mg/m^(3)),满足低于300 mg/m^(3)的要求。【结论】研究成果有助于提高1 000 MW等级燃煤火电机组低负荷运行的安全性、经济性、环保性。

超(超)临界电站锅炉外部检验分析

超(超)临界电站锅炉的使用和运行管理水平决定了机组的安全性,及时通过外部检验发现问题并进行处理是行之有效的方法。本文归纳了外部检验具体项目,在收集汇总了大量超(超)临界电站锅炉检验结果的基础上,分类统计了各检验项目发生问题的概率,并对主要问题可能引起的安全风险进行了分析。检验人员在确定检验方案时,可参考该统计结果,能够提高外部检验工作的质量及时效性,为保障锅炉的安全稳定运行发挥作用。

1000MW超超临界塔式锅炉超低负荷运行特性研究

提升大型燃煤发电机组深度调峰灵活性,助力新能源消纳,是我国能源实现“双碳”战略的重要措施,而我国在大型塔式锅炉的调试、运行理论方面的经验不够丰富,有必要对塔式锅炉超低负荷运行特性进行研究。本文采用国华徐州1000MW超超临界塔式锅炉进行190~286MW超低负荷运行实验,研究了蒸汽温度、NOx生成特性和脱硝特性等。结果表明,塔式锅炉在超低负荷下能稳定燃烧,随着负荷降低,受辐射蒸汽和对流蒸汽特性的影响,过/再热气温欠焓加大,可通过增加辐射受热面强化低负荷下吸热量,同时在保证水动力安全的前提下进一步优化水煤比,从而提高蒸汽温度;低负荷运行时,风煤比的提高导致NOx生成量急剧增加,而炉膛出口烟温降低,导致脱硝效率下降,250和190MW时,宽负荷脱硝系统投运行,提升了SCR脱硝效率,降低了尿素使用量和NH3逃逸率。

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.

660MW超临界直流锅炉水冷壁动态特性仿真研究

为研究锅炉水冷壁的动态特性,将水冷壁划分为多个模块,区分了沿高度方向与沿周向的热负荷不均匀情况,建立了660 MW超临界锅炉水冷壁区域的动态仿真模型。研究了水冷壁不同墙在热负荷变化下的壁温分布,对比了不同边界条件阶跃下水冷壁的响应特性,考察了变负荷过程中水冷壁的水动力与壁温特性。结果表明:后墙热负荷变化只会影响后墙水冷壁与凝渣管处的壁温;当后墙热负荷上升到锅炉最大出力的1.5倍时,凝渣管出现超温现象;当热负荷、入口质量流量与入口工质温度分别阶跃降低10%时,汽水分离器处出口汽温分别变化-7.97 K、+11.57 K和-19.97 K,即入口工质温度变化对汽温的影响最大;升负荷过程中汽温先上升后下降,降负荷过程中汽温先下降后上升。

超临界W火焰锅炉深度调峰运行试验研究

为研究超临界W火焰锅炉低负荷下的运行特性,通过现场试验的方式对某660MW超临界W火焰锅炉进行了深度调峰运行试验研究,并结合燃烧基础理论分析总结了电站锅炉调峰稳燃技术.结果表明:试验机组在无任何稳燃措施的情况下,最低稳燃负荷为35.77%额定负荷(约236.11MW).低负荷运行期间,机组负荷、炉膛负压、燃烧状态等波动较大,但不影响机组安全运行;颗粒物、NO_(x)和SO_(2)的排放均符合国家标准;厂用电率偏高,主蒸汽和再热蒸汽温度偏低,机组热经济性差.研究结果可为同类型机组深度调峰提供参考.

1000MW宽负荷超超临界机组锅炉水动力特性计算及分析

针对1000 MW高效宽负荷率超超临界机组锅炉结构特点,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。根据质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程,建立了超超临界垂直管圈锅炉水冷壁水动力计算模型。利用牛顿弦割法求解非线性模型得到了锅炉在BMCR负荷、75%THA负荷和30%THA负荷下的流量分配、炉膛出口汽温及水冷壁金属壁温分布情况。计算结果表明:各负荷下,壁温和鳍片温度在材料许可范围内,该采用垂直管圈的超超临界机组锅炉水冷壁在水动力方面安全可靠;30%THA负荷时水冷壁不会发生流动不稳定性。

超超临界二次再热机组锅炉全负荷脱硝特性

以华能安源发电有限责任公司超超临界660 MW二次再热机组锅炉和华能莱芜电厂超超临界1 000 MW二次再热机组锅炉为研究对象,通过锅炉校核热力计算对二次再热机组锅炉不同负荷工况下烟气脱硝系统选择性催化还原(SCR)装置入口烟温特性进行了研究,并与电厂实际运行数据和常规超超临界一次再热机组锅炉进行了对比。结果表明:本文计算结果与电厂实际运行结果吻合很好;超超临界二次再热机组锅炉能够实现锅炉全负荷脱硝,随着锅炉负荷的降低,其SCR装置入口烟温逐渐降低,在最低30%BMCR负荷时,二次再热机组锅炉SCR装置入口烟温仍高于320℃,比相同容量的常规一次再热机组锅炉SCR装置入口烟温高30~40℃;超超临界二次再热机组锅炉能实现全负荷脱硝的主要原因在于锅炉给水温度显著提高,比常规一次再热机组锅炉给水温度提高约30℃。该研究结果对超超临界二次再热机组的设计和建设提供了参考和借鉴。

超超临界锅炉水冷壁爆管原因分析

水冷壁作为锅炉重要受热面管之一,运行条件苛刻,具有较高的爆管泄漏频率。文章以发生泄漏的某超超临界火电机组锅炉水冷壁管样为分析对象,通过宏观形貌及显微组织观察、化学成分分析及维氏硬度测试等手段,对不同位置的爆漏原因进行分析。分析结果表明,该水冷壁管发生爆漏的主要原因在于管材超温运行导致的金属材料性能下降,同时在高温运行过程中,管材受力发生挤压变形,焊趾位置萌生裂纹并扩展,最终不能承受管内压力而发生爆管。同时,根据分析结果提出建议,供发电企业在遇到类似问题时参考。

高效宽负荷率的1000 MW超超临界机组通流设计点的优化研究

随着国内火电市场发展趋于平缓,新上机组在不断向更大容量、更高参数方向发展,以满足国家对性能指标越来越严格的要求。文中通过对比采用不同工况定义方式进行通流设计,对1000 MW超超临界机组的影响,得出一种在相同容量、相同参数下,有效提高宽负荷范围内经济性的方法。

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。

大型燃煤发电机组锅炉热水再循环宽负荷脱硝改造技术分析及应用

通过定量分析华能680 MW超临界燃煤电厂机组低负荷运行制约因素,提出锅炉给水再循环联合省煤器给水旁路宽负荷脱硝改造的技术方案。结果显示,该方案改造量少、投资省、工期短,新增设备运行操作量小、维护成本低,以最小的技术产出解决了脱硝装置的安全和性能问题,在正常运行负载范围内不影响经济性能,具有一定的推广价值。

高效宽负荷率超超临界机组关键技术研发与工程方案

阐述了我国1 000 MW级和600 MW级超超临界机组的运行状况.从机组设计和运行2个方面详细分析了超超临界机组在变负荷条件下效率下降的原因,重点分析了机组负荷对锅炉、汽轮机和主要辅机效率的影响.基于变负荷条件下主辅机效率低的成因,进行高效宽负荷率超超临界机组的关键技术研发.在此基础上提出1 000MW高效宽负荷率超超临界机组工程方案,并进行了该高效宽负荷率机组的对比分析.

2×600MW超临界火力发电机组锅炉宽负荷脱硝改造技术路线选择

本文介绍了现有宽负荷脱硝技术,论述了不同技术的优缺点,给出了宽负荷脱硝造技术路线选取建议;尾部烟道下组省煤器受热面分级布置技术,通过锅炉给水量调节实现烟温的调节,既能提高锅炉效率又能满足宽负荷脱硝运行温度的要求。

1000 MW高效宽负荷率超超临界机组设计点优化研究

为了提高1 000MW超超临界机组在全负荷的经济性,将机组补汽阀开启点降低至850～950MW,同时在原有回热系统的基础上增设0号高压加热器和高压加热器旁路调节系统。机组负荷较低时,投入0号高压加热器;机组负荷较高时,开启补汽阀和采用高压加热器旁路系统。比较了优化后机组的蒸汽参数和经济性,论证了机组的发电能力,并分析了不同负荷分配率时各方案的综合经济性。结果表明:优化后机组在部分负荷下主蒸汽压力提高,热耗率降低;投入0号高压加热器,可进一步提升部分负荷的经济性;开启补汽阀和高压加热器旁路,可以提升机组出力,满足机组发额定出力和最大出力的要求;负荷分配率对机组综合经济性的影响较大,在选择方案时应考虑该因素。

1000MW超超临界塔式锅炉炉内水冷壁壁温计算研究

以某电厂1 000 MW超超临界塔式锅炉为研究对象,在一维分区的计算基础上,对炉内主燃烧区域进行分区,在满足工程需要的基础上简化了辐射传热模型和管内换热模型,对炉内主燃烧区进行变工况研究得出水冷壁壁温分布,并且与实测数据进行比较验证.结果表明:水冷壁壁温沿炉膛高度方向呈现双峰,沿炉膛宽度方向则呈中间高两边低的趋势;随着负荷降低,水冷壁壁温降低;模型计算数据与实测数据相比,均方根误差最大为5.38%;该模型可以预测水冷壁壁温分布,为锅炉设计和实际运行提拱技术支持.

超临界及超超临界机组汽轮机和锅炉蒸汽参数的匹配关系

超临界及超超临界机组汽轮机蒸汽参数和锅炉蒸汽参数间的匹配关系 ,与蒸汽能量损失及投资费用有关 ,应进行技术经济比较才能确定最佳的选择。蒸汽管道的压降造成的等焓温降和管道的散热损失 ,存在一个最佳分配值。对国内已运行的超临界机组和国外超临界、超超临界机组的锅炉和汽轮机的蒸汽参数匹配进行了统计和分析 ,并通过对不同锅炉过热器出口和汽轮机进口主蒸汽参数的压降数值和机炉的主蒸汽温降值的计算分析 ,推荐了我国超超临界机组不同蒸汽参数下 ,选择汽轮机与锅炉主蒸汽系统蒸汽参数匹配及再热系统蒸汽参数匹配的方案。