基于机器学习的螺旋管圈水冷壁壁温预测模型研究

针对某600 MW机组四角切圆锅炉建立了数值计算模型,综合考虑了一次风率、主燃区过量空气系数、燃烧器摆角以及SOFA喷嘴竖直摆角等运行参数的影响,设计L16(45)正交工况获得了100%BMCR、75%THA、50%THA以及35%BMCR负荷下锅炉水冷壁壁面的热流量,各工况下螺旋管圈水冷壁的壁温分布通过耦合壁面吸热量、水动力特性与壁温计算得到。由于正交工况参数设置的不连续性,建立了机器学习模型,实现了正交工况覆盖参数范围内的螺旋管圈水冷壁壁温分布预测。研究结果表明:在亚临界工况下,螺旋管圈水冷壁在燃烧器高度区域内出现730 K的温度峰值;锅炉在变负荷过程中,当炉膛火焰中心高度与管内工质相变起始高度重合时,易发生传热恶化导致壁温激升;机器学习算法中集成学习算法在壁温数据的训练集和测试集上拟合优度R2均达到了0.99,能够适用于宽负荷下锅炉水冷壁壁温预测。同时,机器学习算法建立了壁温分布与锅炉运行参数之间的映射关系,后续研究可通过优化算法合理调整优化运行参数,保障水冷壁的壁温安全。

某超临界锅炉螺旋管圈水冷壁开裂原因分析

某超临界锅炉在检查中发现螺旋管圈水冷壁发生开裂泄漏,通过现场检查、宏观分析、微观分析、化学成分分析、金相组织以及硬度分析等方法,综合判断水冷壁开裂的原因。结果表明:开裂位置焊缝组织中粒状贝氏体具有粗大原奥氏体晶界,针状铁素体细小,焊缝主裂纹沿原奥氏体晶界扩展,呈沿晶开裂特征;不合理的构件布置及较差的焊接质量是焊缝开裂的根本原因,气孔和夹渣等焊接缺陷为裂纹源,在拘束应力、自身重力、焊接应力、锅炉膨胀应力和张力板传递载荷的多重作用下,致使裂纹扩展。为防止发生类似事故,提出了相应的预防措施。

超临界锅炉螺旋管圈水冷壁传热特性的研究

本文在全周均匀加热和侧面半周加热的条件下，对600MW超临界变压运行直流锅炉螺旋管圈水冷壁Φ32×2mm不锈钢管，在倾角α=20°时的传热特性进行了试验研究。试验参数的范围为：压力：p=13～30MPa，质量流速G=600～1200kg／m^2·s，内壁热负荷q=200～600kW／m^2。半周加热时最大热负荷与最小热负荷之比qmax／qmin为4．2，最大热负荷与平均热负荷之比qmax／qav为1．6。试验得出了在不同条件下的壁温分布，发生传热恶化的临界干度、壁温飞升和最小传热系数，比较了半周加热与全周加热的区别，为超临界锅炉设计提供参考。

超临界直流锅炉螺旋管圈水冷壁流量分配及壁温计算

根据回路和节点所遵守的质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,建立了计算螺旋管圈水冷壁流量和壁温的数学模型.在此基础上,对1台350 MW超临界燃煤锅炉在不同负荷下的水冷壁流量分配及壁温分布进行了计算.结果表明:在锅炉最大连续蒸发量(BMCR)、75%BMCR及30%BMCR负荷下,螺旋管圈水冷壁的流量偏差不超过±6%,工质出口温差不超过10 K,流量偏差和热偏差均较小;各负荷下管壁温度均处于管子的许用温度范围之内,锅炉运行安全可靠.

超临界压力塔式直流锅炉螺旋管圈水冷壁吸热偏差的试验研究

以1 000MW超临界压力塔式直流锅炉为例,对不同负荷下螺旋管圈水冷壁的吸热偏差进行了测量和计算.结果表明:螺旋管圈水冷壁的吸热偏差随着机组负荷的改变而变化,负荷越高,吸热偏差越小,在满负荷下,热偏差系数趋于1.在同一负荷下,由下部螺旋管圈和上部垂直管屏构成的水冷壁管吸热偏差比垂直管屏水冷壁的吸热偏差小;螺旋管圈水冷壁对改善炉内热负荷分布不均效果显著.

直流锅炉与螺旋管圈水冷壁

直流锅炉具有许多特点，在工业发达的国家采用直流锅炉比较多，特别是超临界机组，必须采用直流锅炉。在我国采用直流锅炉的比重不大，对直流锅炉的优缺点了解不多，因此有必要对直流锅炉作进一步的介绍，为发展超临界机组打下基础．直流锅炉水冷壁结构比较复杂，目前主要采用的有螺旋管圈和垂直管圈二大型式，本文重点介绍螺旋管圈，这种管圈十分适用于超临界变压运行机组．图８．

600MW超临界锅炉螺旋管圈水冷壁特性的研究

本文论述了600MW超临界变压运行锅炉螺旋管圈水冷壁及其水动力特性、传热特性、启动及低负荷运行能力和结构特点,总结了螺旋管圈水冷壁的优缺点,对电站超临界机组锅炉水冷壁的设计有较高的参考价值。

单相螺旋管圈动态特性研究

从过程基本方程出发，建立了单相螺旋管圈及垂直管圈的动态特性方程，并经过二次建模，得到了能够直接求解的微分方程组，将理论计算结果与试验曲线做了比较，证明了模型的正确性，所得结果对进一步研究直流锅炉螺旋管圈水冷壁动态特性具有一定的参考意义。

超超临界机组锅炉螺旋管圈水冷壁两相流不稳定性试验

针对某超超临界1 000 MW机组锅炉螺旋管圈水冷壁设计方案,对水平倾角20°的光管内汽水两相流动不稳定性进行了试验研究,重点分析了压力降脉动和密度波脉动发生的边界条件和可压缩容积、压力、质量流率等参数对脉动的影响规律。结果表明:上述系统参数对2种脉动的界限热流密度的影响具有较好的规律性,与已有文献报道一致,但部分参数对界限含汽率的影响则因试验条件而异;低过冷度下的光管内压力降脉动的界限热流密度大于高过冷度下的内螺纹管内压力降脉动的界限热流密度;根据试验结果,得到了压力降脉动和密度波脉动在不同系统参数条件下界限热流密度及界限含汽率的变化范围和脉动起始点关系式。

600MW超临界压力锅炉螺旋管圈水冷壁壁温计算程序的研制

研究以上海石洞口第二发电厂600MW超临界压力锅炉为对象，根据试验结果给出了管内强迫换热的水冷壁壁温计算的内边界条件，由炉膛热负荷分布规律建立的膜式水冷壁表面热流密度分布函数为外边界条件，开发了螺旋管圈水冷壁壁温计算程序。它可以计算膜式壁任一截面的里温，经验证与实际相符。这为分析锅炉工作的可靠性并为水冷壁系统的结构设计，提供了重要依据。

螺旋管圈水冷壁的制造工艺

对螺旋管圈水冷壁的制造作了详细的工艺分析，着重探讨螺旋管圈水冷壁的划线、成排弯、过渡段管排的制造、灰斗制造、水冷套的加工、合金钢的焊接工艺，介绍保证螺旋角、过渡段管排的宽度、燃烧器与水冷套的顺利定位穿孔，解决焊接变形和焊接裂缝的方法。

立式螺旋管圈内汽水两相流动不稳定性的研究

在高压汽水试验回路上进行了立式螺旋管圈内水动力不稳定性的试验研究．在较宽的试验参数范围内就系统压力、质量流速、入口过冷度、热负荷、进口和出口节流对于立式螺旋管圈内水动力不稳定性的影响进行了研究分析。结果表明在此类管圈中存在压力降型、密度波型和热力型脉动，同时建立了描述系统极限状态下各参数相互关系的极限状态方程式，得出了预测极限热负荷的经验公式。为该类型装置的设计与运行提供了可靠的依据。

600MW超临界螺旋管圈直流锅炉运行经验

华润电力常熟有限公司安装3台哈尔滨锅炉厂有限责任公司在英国三井巴布科克公司技术支持下设计制造的600MW烟煤超临界锅炉（HG．1950／25．4．YMI型），分别于2005年3月3日、6月16日和10月23日顺利通过168h试运行。本文介绍了锅炉的主要技术特性、调试概况和试运结果。

螺旋管圈水冷壁鳍片焊缝专用超声检测技术

针对螺旋管圈水冷壁鳍片焊缝裂纹的产生特性,开发了专用微型超声波检测探头和超声波检测仪器。在刻有近似鳍片裂纹和平底孔的螺旋管圈水冷壁试件上进行了验证性检测试验。在鳍片宽度仅5mm的狭长检测空间,通过鳍片单一面耦合,实现了双面鳍片焊缝缺陷检测,能够方便、有效地应用到超超临界锅炉螺旋管圈水冷壁检修环节。

螺旋管圈上墙式切圆燃烧器喷口管屏制造技术

本文主要阐述了螺旋管圈上布置形成的墙式切圆燃烧器喷口管屏的结构特点、制造要求,以及制造难度和解决方案。

变压运行超超临界锅炉螺旋管圈水冷壁安全性的影响因素

本文结合螺旋管圈水冷壁的结构特点,分析变压运行超超临界锅炉螺旋管圈水冷壁运行安全性的主要影响因素,包括管内水动力不稳定性、传热恶化、炉膛内烟温偏差以及制造安装缺陷等。

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.

600MW超临界压力锅炉螺旋管圈水冷壁临界干度及干涸后传热的研究

以上海石洞口第二发电厂600MW超临界压力锅炉螺旋管因水冷壁为对象，针对其布置特点和实际工况，在高压水回路试验台上进行了试验研究，测得了质量流速、热负荷、压力对临界干度影响的变化规律，总结了倾斜管顶点、测点、底点临界干度的预报公式。同时，对干涸后的传热作了细致的试验研究，充分考虑了传热恶化后的热力不平衡，分别给出了顶点、测点、底点干涸后的传热计算公式。

600MW超临界压力UP锅炉改造为螺旋管圈锅炉

该炉原设计为专烧重油,于1976年改造成也可专烧液化天然气(LNG),现在燃用LNG的时间变得多了。

螺旋管圈内螺纹管内上母线处超临界水传热关联式建立

为发展准确度高、通用性强的螺旋管圈内螺纹管内上母线处超临界水传热关联式,利用收集的螺旋管圈内螺纹管内超临界水传热实验数据,对现有传热关联式的预测能力进行评价与分析,发现现有传热关联式对其他学者不同几何结构参数管型、不同螺旋倾角内螺纹管传热实验数据的预测通用性较差;讨论了超临界水物性、螺旋倾角以及管型几何结构参数对管内超临界水传热的影响,提出了新的通用传热关联式,并用实验数据对新传热关联式进行了验证。结果表明,新传热关联式可对不同管型、不同螺旋倾角的内螺纹管内上母线处超临界水表面传热系数进行比较准确的预测。