超超临界锅炉水冷壁管传热恶化对横向裂纹影响的有限元分析

为研究不同传热条件下水冷壁管的温度及热应力分布特征,以某1 000 MW超超临界锅炉水冷壁管为对象,建立了水冷壁管的三维有限元模型,分正常传热和传热恶化2种情况进行了计算。计算结果显示,向火侧壁面热负荷、管内传热系数对传热恶化后的温度和热应力有显著影响,在尚未达到屈服前,水冷壁管的热应力与温度基本呈线性关系。传热正常时,水冷壁管鳍片处温度和热应力值大于水冷壁管向火侧顶点相应值,而向火侧顶点发生破坏的可能性较小;在传热恶化时,水冷壁管向火侧顶点的温度和热应力迅速增大,并明显高于水冷壁管鳍片处,传热恶化的反复出现引起的交变应力最终导致水冷壁管横向裂纹的产生。

超超临界锅炉水冷壁管传热恶化对横向裂纹影响的有限元分析

该研究通过利用ABAQUS10.0有限元软件进行模拟研究,构建了超超临界锅炉水冷壁管传热恶化前后的变化模型,并获得相应的管内传热系数与不同传热负荷下的温度与等效应力的变化,从而对超超临界锅炉水冷壁管传热恶化对横向裂纹的原因予以确定,并根据相应温度变化下的情况,明确热应力与受热点的关系,从而为超超临界锅炉稳定与安全运行,提供基础性的保障。

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。

负荷工况对30万千瓦锅炉水冷壁管中传热恶化条件的影响

根据作者等得到的内螺纹蒸发管内传热恶化含汽率的试验关系式,引入降压幅度系数A及热负荷指数n作为简化问题的手段,推导了负荷工况对30万千瓦锅炉水冷壁管中传热恶化条件影响的综合关系式,并表示为临界含汽率改善因素I。本文的分析方法和结果可应用于锅炉的设计和运行。

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。

超临界锅炉内螺纹管传热特性的研究

本文在全周加热和单侧加热的条件下,对600 MW超临界变压运行直流锅炉水冷壁φ28×6 mm内螺纹管进行了传热与阻力特性的试验研究。试验参数为压力13-27 MPa,质量流速400-1800 kg/m2·s,内壁热负荷200-800kW/m2。试验得出了在不同参数条件下的壁温分布、发生传热恶化的临界条件、单相及两相对流放热系数、干涸后放热系数及内螺纹管的摩擦压降,提出了计算关联式,比较了单侧加热与全周加热的区别,为超临界锅炉设计提供了重要依据。

垂直上升管内临界压力区水的传热恶化研究

在压力p=19.0～22.5 MPa,管内质量流速G=540～1 200 kg/(m2·s),内壁热流密度q=150～650 kW/m2的参数范围内,对垂直上升管内水在临界压力区的传热恶化进行了比较系统的试验研究。在试验的基础上,结合前人研究数据,对临界压力区内,水在垂直上升光管和内螺纹管内的沸腾传热恶化进行了比较全面的对比、分析。研究发现,不论是光管还是内螺纹管,在临界压力区p/pcr=0.96～0.98的区域内最易发生膜态沸腾(departure from nucleate boiling,DNB),即发生传热恶化的临界干度最小;随着压力接近临界压力,内螺纹管的传热特性有变坏的趋势,其抑制DNB的能力有所降低;内螺纹管抑制DNB的能力主要取决于内螺纹管的结构参数,采用具有更大旋流作用的螺纹结构,有助于改善其传热性能。

垂直上升管内盐水流动沸腾传热恶化数值研究

在回收利用污水生产蒸汽的场合,锅炉给水含盐量较高,同时要求锅炉出口蒸汽干度尽可能高,接近传热恶化发生的临界值。为防止换热管传热恶化从而保障锅炉安全运行,需探明工质含盐对垂直上升管内流动沸腾换热的影响。基于临界热流密度(RPI)模型分别对纯水与盐水在垂直上升管内的流动沸腾换热进行模拟研究,结果表明:由RPI模型所得传热恶化临界含气率与水动力计算标准方法所得结果基本相符,二者相对偏差小于10%;在相同管内工质质量流速下与工质为纯水时相比,盐水在垂直上升管内流动沸腾的临界含气率增大,随工质盐度增大临界含气率趋于增大;但在相同的流动与换热条件下,由于盐水汽化潜热降低的影响更大,盐水换热管的壁温飞升位置较纯水提前。建议在以盐水为工质的垂直上升管蒸发受热面设计中,通过提高管内工质质量流速等措施保证受热面运行安全。

超临界CFB锅炉深度调峰跨临界过程中水冷壁动态特性的试验研究

为了保证超临界循环流化床(CFB)锅炉具有良好的宽负荷运行特性及深度调峰的能力,对跨临界压力变化时工质与水冷壁间的动态特性进行试验研究。采用Φ25.0 mm×3.5 mm的垂直上升光管,在压力20.0~23.0 MPa,质量流速400~800 kg/(m^(2)·s)试验工况范围内开展了近临界稳态传热试验和跨临界压力阶跃动态特性试验。结果表明:近临界压力下,增大质量流速、减小内壁热负荷、降低压力都能使传热恶化发生时的干度减小,对应的流体焓值增大,使传热恶化推迟发生;跨临界压力阶跃变化时,受热管内流体可能发生传热恶化导致壁温飞升,但随着质量流速的增大温度又回落到正常值;壁温飞升点与内壁面的传热随时间依次经历传热恶化阶段,过冷沸腾传热强化阶段和单液相换热阶段;各参数对跨临界压力阶跃变化时传热恶化的影响与对近临界稳态试验的传热恶化的影响相同,质量流速减小和内壁热负荷增大会使传热恶化发生的位置提前,同时壁温飞升的数值更大。

21MPa油田注汽炉高温传热恶化分析

１．前言油田注汽炉是开采稠油的专用设备，目前油田大量使用蒸汽出口压力为１７．９ＭＰａ、干度为８０％的油田注汽炉，取得良好的经济效益。但仍有部分更深层、稠度更高的稠油不能开采，需要把油田注汽炉的蒸汽出口压力提高到２１ＭＰａ。２１ＭＰａ与水的临界压力２２...

内螺纹管临界压力区内水的传热特性研究

对垂直上升的内螺纹管临界压力区内水的传热特性进行了试验研究 .根据试验结果 ,分别在亚临界部分和超临界部分进行了传热机理分析 ,得到了垂直上升内螺纹管对流沸腾传热随压力、质量流速及热负荷变化的复杂关系 ,总结了发生传热恶化时的条件 ,给出了恶化趋势预报 ,并给出了能用于工程实际的传热试验关联式 .结果表明 :虽然在临界压力区内内螺纹管改善传热的特性有所减弱 ,CHF情况有时在过冷区就发生 ,但是与光管相比 ,内螺纹管在临界压力区内仍然能够很好地改善传热 ,降低壁温 .

对锅炉运行中的问题的浅析

本文首先概述了锅炉的原理再对常见锅炉进行了分类讨论, 对几个现在面临的大问题进行深入的讨论并提出几个有效的解决措施,主要解决水垢问题和蒸发管传热恶化的问题,最后对锅炉论以自己的展望思考.

超超临界循环流化床锅炉膜式水冷壁管温度与应力分析

超临界循环流化床(CFB)锅炉在运行中发生传热恶化使水冷壁出现裂纹,增加水冷壁爆管和泄漏的概率。以某在建超超临界CFB锅炉为研究对象,建立膜式水冷壁的二维有限元计算模型,分析不同传热恶化程度对水冷壁的温度和热应力的影响。结果表明:正常传热与传热恶化时水冷壁管内外壁面温度随方位角θ的变化规律一致,传热恶化时水冷壁的温度整体升高,最高温度由向火侧鳍片中点转移至水冷壁管向火侧顶点;水冷壁管向火侧变形的变化趋势和温度的变化趋势相同,传热恶化时水冷壁的温度和热应力会超过材料的允许温度和屈服强度,反复的传热恶化是导致水冷壁爆管的重要因素。

油田注汽锅炉爆管原因分析及其对策

针对油田注汽锅炉的现场运行情况,对注汽锅炉爆管原因进行了分析,并提出了相应的预防措施,以保证注汽锅炉的正常运行,延长其使用寿命。

蒸汽锅炉水冷壁管裂纹产生机理分析

通过对河北兴泰发电有限责任公司9号锅炉水冷壁裂纹的宏观特征、微观特征、内外壁垢样分析及对检修过程中相关部件的检查,认为水冷壁管向火侧外壁横向裂纹为腐蚀性热疲劳裂纹,并分析热疲劳裂纹产生机理,提出防范措施。

低参数运行对工业锅炉过热器的影响及预防

低参数运行即降低锅炉出口处的额定参数(锅炉蒸发量D,过热蒸汽压力P,过热蒸汽温度T)运行,在我国是十分普遍的.锅炉检验工作中,发现由此造成过热器管传热恶化以致变形、爆管情况时有发生,必须引起足够重视.

锅炉过热器爆管原因分析

某厂有4台GB-65／3．82-M型锅炉，运行10多年来，4台锅炉均多次发生过热器爆管事故，直接影响正常生产。为此，就锅炉过热器爆管的原因做了一些探讨，仅供参考。一、爆管原因分析1、水处理环节监督不严，炉水含盐量大，锅炉运行水位偏高及汽水分离装置失效或部分失效，使饱和蒸汽带水，引起过热器管内结垢，传热系数大大降低，导致传热恶化，管壁超温爆管。

亚临界锅炉采用自然循环方式的问题

在对亚临界锅炉采用自然循环方式作了简要的分析之后,作者指出:避免传热恶化——膜态沸腾的发生是保证亚临界自然循环系统安全可靠运行的关键问题。针对这一问题,文中详细地阐述了水循环系统设计中必须着重考虑的水动力特性因素,以及在结构处理上应遵循的一些原则。

一起锅筒鼓包事故的分析修复和防范

对锅筒发生鼓包事故进行了原因分析,并提出了修复和防范措施。

“运行除垢剂”清洗硫酸盐难溶垢

锅炉等热交换设备在使用过程中，受热面上极易积结各种类型的水垢。特别是使用地下水作为锅炉给水的地区，由于水中SO4^2-．SiO2含量较高，锅炉内更易结生硫酸盐、硅酸盐等难溶性水垢。离子交换水处理虽然能降低给水中Ca^2+、Mg^2+含量，但由于受操作人员技术水平、责任心、使用单位重视程度及设备自身技术条件限制等诸多因素影响，大部分锅炉、尤其是低压锅炉仍然因结垢需频繁清洗。即使是锅外水处理十分严格的锅炉，传热面仍然有可能积结硫酸盐等难溶性水垢。