超临界CFB锅炉水冷壁管分区段热应力分析

为确保循环流化床锅炉水冷壁的正常运行,以避免发生蠕变变形、高温腐蚀等生产事故。以600 MW超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉为研究对象,建立了水冷壁温度应力场数值模型。并利用分区段炉膛热力计算理论和新IAPWS-IF97公式,对运行状态中水冷壁分区段进行壁温和热应力分析。结果表明:各区段管壁温度与应力场分布变化一致,但由于工质焓值和高温烟气的交叉作用,区段5存在最高壁温与最大热应力。进一步对区段5进行传热恶化分析可得,管壁最高温度部位发生转移,且壁温与热应力最大值皆超过设计值,可能导致水冷管爆管或断裂。随后针对安全隐患,通过数值模拟方法从降低局部热负荷和控制质量流速的角度来防止锅炉传热恶化,为锅炉安全监测提供了有效建议与防治手段。

面向超临界CFB机组炉膛温度预测的仿真实验

为开展循环流化床(CFB)机组炉膛温度预测,采用皮尔逊相关系数(PCC)法筛选输入变量,利用误差反向传播(BP)神经网络理论建立炉膛温度模型,对1台350 MW超临界CFB机组炉膛温度预测进行实验仿真研究。依据误差BP神经网络理论对机组运行数据进行处理,并利用PCC法将28个变量化简为5个;借助误差BP神经网络理论建立炉膛温度预测模型,对比分析3种不同实验仿真模型结构的预测输出、绝对误差与均方根误差。结果表明:经过PCC法化简,模型输入数量减少,BP网络温度预测效果好。该实验仿真方法有效,可用于培养学生的创新实践素养,提高学生解决工程问题的能力。

350MW超临界CFB锅炉除渣系统控制策略优化研究

针对山西某电厂2×350 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉水冷式滚筒冷渣器在生产运行中存在堵渣、流渣、排渣超温及自动化控制程度低等问题,提出了针对除渣系统问题的运行调整要点、超前堵渣预警智能算法、冷渣器基于前馈温度变化率的智能调节方法等控制策略,应用后,由于冷渣器堵渣造成机组非计划停运次数、排渣超温(大于150℃)触发冷渣器保护跳闸次数和人工清渣频次显著减少,极大缓解了电厂生产过程中冷渣器排渣困难的技术问题,为锅炉安全平稳运行奠定基础。

660 MW超临界CFB锅炉受热面常见问题分析

本文针对660 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉投运2年以来水冷壁和外置床发生的设计问题及运行过程中易出现的故障进行了全面原因分析,并提出了主要解决措施。通过对受热面出现的一系列问题原因进行分析,为后续更大容量循环流化床机组的设计提供借鉴,通过采取针对性措施,大大提高了锅炉运行的稳定性和可靠性。

600 MW超临界CFB锅炉中振荡对流分析

锅炉的安全性校核是新锅炉设计的一个关键性问题.针对东方锅炉股份有限公司新设计的600 MW超临界CFB锅炉,采用大涡紊流模型数值模拟了锅炉内非定常含灰气流流动,并对锅炉内压强波动进行了频谱分析.为减小本数值模拟的巨大计算量,提出了等效密度模型以简化真实的含灰气流,其相应等效密度参数通过设计及实验数据进行拟合.锅炉内的压力分布及其波动规律是吊挂中隔墙动力学安全性校核的基础,分析结果为吊挂中隔墙在表面压力载荷下的动态响应提供了载荷条件.

超临界CFB锅炉压火特性现场试验与数值模拟

CFB锅炉压火过程中,可能会发生料层温度下降快、蓄热少及污染物排放超标等问题,对电厂的安全、环保以及运行构成威胁。以350 MW超临界CFB锅炉为研究对象,对CFB锅炉压火过程进行现场试验和数值模拟。结果表明:超临界CFB锅炉模拟结果与实测数据具有良好的一致性,模拟准确地预测了炉膛的压力、温度以及气体组分分布,压力平均误差为5.6%,温度平均误差为2.3%,O_(2)体积分数的平均误差为6.3%,NO_(x)质量浓度的平均误差为5.7%,SO_(2)质量浓度的平均误差为8.5%,验证了数值模型的准确性。压火过程,锅炉进入密闭状态,O_(2)体积分数稳定在19.5%,床温降至905 K后,降温速率为2 K/min。炉膛底部床料静止后出现了分层现象,底部床料85%为下层床料,下层床料堆积高度约为1 m。床料分层影响最大的因素是颗粒粒径,下层为大颗粒床料,平均颗粒粒径为1.2 mm,中层为小颗粒床料,平均粒径为0.5 mm,上层床料所占质量分数仅为5%,掺杂了大颗粒和小颗粒,颗粒处于悬浮状态,在密闭炉膛内悬浮高度保持不变。压火时NO_(x)质量浓度与颗粒的体积分数呈负相关,下层床料NO_(x)平均质量浓度为31 mg/m^(3),中层床料NO_(x)平均质量浓度为60 mg/m^(3),上层床料NO_(x)平均质量浓度为121 mg/m^(3)。炉膛进入密闭状态,随着床料回落完成,SO_(2)质量浓度保持不变,炉膛上部SO_(2)平均质量浓度为756 mg/m^(3),炉膛下部SO_(2)质量浓度同样受到床料分层影响,上层床料SO_(2)质量浓度最高,为1680 mg/m^(3)。压火过程中炉膛内NO_(x)平均质量浓度约为100 mg/m^(3),SO_(2)平均质量浓度约为1160 mg/m^(3)。

600MW超临界CFB机组给水RB控制策略优化及功能试验

对600 MW超临界循环流化床(简称CFB)直流炉给水故障减负荷(run back,RB)的动态特性与控制难点进行了分析;提出了世界首台600 MW超临界CFB锅炉机组给水RB的优化控制策略;介绍了现场试验的方案与过程。此项研究成果为后续超临界CFB机组给水RB的可靠投入提供了有益的参考。

350MW超临界CFB锅炉不同负荷下运行影响试验

为提高火电厂发电效率,适应煤炭清洁高效利用要求,煤电锅炉机组正向大容量、超临界参数方向发展。循环流化床(Circulating Fluidized Bed,CFB)锅炉具有燃料适应性广、高效脱硫、低氮氧化物排放、负荷调节范围宽等优点,近年来随着超临界技术在CFB锅炉上成功应用,使得超临界CFB锅炉技术完美融合了CFB和超临界2种技术。目前我国已成为世界上最大的超临界CFB锅炉市场,正式投入商业运营的超临界CFB锅炉已超过40台,其中350 MW超临界CFB机组成为主力机组。为应对电网深度调峰和超低排放的要求,确保CFB锅炉安全、环保、经济运行,需进一步研究不同负荷下机组运行性能。在350 MW机组上研究了不同负荷下CFB锅炉的气固流动、传热特性、锅炉效率以及污染物排放规律,结果表明:超临界CFB锅炉机组具有较好的负荷适应能力,合理的床温等参数控制为SO_(2)、NO_(x)污染物控制创造了有利条件,并且机组在80%~90%的负荷范围内运行时其经济性最佳,同时为了兼顾电网调峰要求,需要针对CFB锅炉炉内温度分布、负荷分配及污染物控制进行更深入研究。

超临界CFB机组汽动给水泵给水研究

针对山西某电厂350 MW超临界CFB供热机组汽动给水泵在夏季高温下给水不稳定现象,从数据层面分析了其不稳定的主要原因。分析了影响小汽轮机正常工作汽源的相关因素,并在HV阀门(高压调节阀)开启前后时刻对这些因素进行了采集,通过等功率比较分析得出,HV阀门开启前后影响因素中变化较大的为背压,并对此设计了一套用来降低背压的间冷塔喷水减温系统。该喷水降减温系统能在33℃的环境温度下降低背压4 kPa左右,有效提高了汽动给水泵的给水稳定性,为相关工程问题的解决提供参考。

660MW超临界CFB锅炉机组跳闸后受热面安全性计算分析

在超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉是否需要配备紧急补水泵一直存在争议。以某电厂660MW超临界CFB锅炉为研究对象,建立超临界CFB锅炉在机组跳闸后受热面内的流动传热计算模型,开发以Fortran语言为基础的受热面内瞬态特性计算程序。以机组某次跳闸为例,计算得到受热面的热力参数随时间的变化规律,并与实炉测量数据进行比较,结果表明二者较为一致。在此基础上,研究不同紧急补水泵输水量及投运时间对锅炉受热面安全性的影响。计算结果表明,机组跳闸后紧急补水泵输水量为500t/h并在跳闸后2min内投运可以保证受热面壁温安全。研究结果对于带有外置床的超(超)临界CFB锅炉紧急补水泵选型及流量、压头确定具有重要意义。

600MW超临界CFB锅炉耐火材料应用探索

根据四川白马电厂600 MW超临界循环流化床锅炉运行情况,结合循环流化床锅炉循环系统中炉膛、回料器、外置床、灰控阀等重要设备工况特点,分析了各部位耐火材料作用行为和特性要求。运行6年的实践证明:大型循环流化床CFB锅炉设备合理选择耐火材料,可有效解决金属受热面磨损造成爆管,克服金属材料高温变形、耐磨性能差、不耐高温等问题,保证了机组安全稳定运行。大型循环流化床CFB锅炉对耐火材料的性能提出了更高要求,有待进一步分析和研究耐火材料在超临界CFB锅炉中的应用,提高机组耐磨性能和运行稳定性。

350MW超临界CFB机组协调控制系统分析

结合某350 MW超临界循环流化床(CFB)机组协调控制系统,依靠锅炉主控前馈量的合理设置、煤水的精确耦合、汽轮机调节阀负荷响应能力的充分发挥等,克服超临界CFB燃烧响应慢、热惯性大等带来的控制困难,成功实现额定负荷速率(4.5 MW/min)协调变负荷;提出煤质校正确定基准煤量,煤焓回路确定基准水量,主要控制回路的耦合要点,以及针对超临界CFB机组多发的超压、超温问题的逻辑优化等,为同类型机组协调控制提供参考。

600 MW超临界CFB锅炉风道燃烧器结构改进研究

针对600 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉调试阶段,床下启动燃烧器的内筒上部超温严重,耐火材料时有烧熔、脱落,从而造成点火风道顶板烧红、烧穿现象。分析了床下启动燃烧器发生故障的原因,提出了相应的改进措施:优化改进风道结构、加长加固启动燃烧器内筒、提高风道的强度、改善耐火材料性能等。这些措施实施后,有效防止点火风道故障的发生,保证锅炉正常点火启动,也为后续超临界CFB锅炉床下启动燃烧器结构设计及现有运行CFB锅炉的改造提供借鉴。

350 MW超临界CFB锅炉热态启动耗油量大的问题分析和解决措施

某350 MW超临界CFB锅炉热态启动耗油量大,经分析,主要是锅炉跳闸后冷却速率快且停止补水不及时,不能维持相对高的床温;炉内物料粒径和粗颗粒比重增加,严重偏离设计值等造成的流化、传热不良;流化风量增加造成启动点火时热损失增加等原因。对此针对性的采取控制合理的给水冷却流量,确定因物料改变后的流化风量,降低床压,有效的投煤燃烧方式保证床温上涨,及其启动点火阶段给水控制、设备缺陷消除等有效措施,耗油量大的问题得以有效控制。对于同类型超临界CFB锅炉的运行、燃烧调整等有借鉴意义。

世界首台600MW超临界CFB锅炉调试中故障分析及治理

文章针对世界首台600MW超临界循环流化床(简称CFB)锅炉在启动调试期间点火风道及燃烧器等设备出现故障以及调试运行期间锅炉左右支腿床温偏差大、锅炉炉膛结焦等问题,从设备结构设计、运行调整等方面分析了故障的原因,并根据不同的故障类型,有针对性地采取了措施,解决了调试期间设备出现的故障,确保了机组首次并网到"168"h试运通过仅只用49d,为后续项目推广应用提供借鉴。

600MW超临界CFB锅炉高再外置换热器运行调整试验研究

对600 MW超临界CFB锅炉外置床高温再热器的运行特性进行了研究,掌握了外置换热器受热面壁温分布和热偏差特性,测试结果为超(超)临界CFB锅炉技术改进和优化设计提供重要的试验数据和技术支持。

超临界CFB锅炉给水中断BT后水冷壁安全性分析

CFB锅炉在运行过程中主循环回路存有大量的高温物料,为了解CFB锅炉因给水泵突然跳闸等事故造成锅炉给水中断触发BT(Boiler Trip)的情况下水冷壁管的温度变化情况,东方锅炉借助清洁燃烧与烟气净化四川省重点实验室3MW CFB燃烧试验台,搭建了模拟实炉BT状态下水冷壁换热的试验装置,开展了高温灰渣堆积状态下向水冷壁管传热的试验研究。通过实测研究数据对BT后水冷壁的安全性进行计算评估,得到了水冷壁蒸干和达到壁温限值2种条件下的时间,为超临界CFB锅炉是否设置紧急补水系统及锅炉给水中断事故应急预案提供依据。

ACE模式下超临界CFB机组协调控制策略的优化与应用

近年来电网对火电机组调频调峰响应能力要求日益严苛,当前超临界CFB机组协调控制已无法满足控制要求,机组在投入ACE模式后会出现主要运行参数大幅波动,运行经济效益差等问题。针对以上问题,通过对汽机主控、锅炉主控以及给水控制策略优化,设计了一种基于ACE模式的超临界CFB机组协调控制策略。该策略在山西河坡电厂2×350 MW#1机组试用后,机组主汽压和主汽温均得到稳定控制,且ACE模式下负荷响应综合指标Kp值达4.25,可为同类型超临界CFB机组协调控制策略优化研究提供借鉴。

超临界CFB锅炉低NO_x排放的研究

本文介绍了CFB锅炉NO_x生成机理,分别分析了一次风率、一次风布风型式、下部炉膛结构型式、二次风分级、床温以及钙硫比对低NO_x排放的影响,分析结果可运用于实际工程。

350MW超临界CFB锅炉主要辅助系统及其设备配置方案

介绍了350 MW超临界CFB锅炉主要辅助系统,提出了超临界CFB机组主要辅助系统配置方案。