燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉尾部受热面锈蚀对烟道阻力的影响

在某燃气 蒸汽联合循环机组长期停机备用期间,针对其余热锅炉尾部受热面开齿螺旋鳍片管锈蚀导致烟气流动阻力升高,影响燃气轮机带负荷的问题,通过现场数据监测、数值模拟及小型试验台试验,研究鳍片管表面锈蚀状态对流动阻力特性的影响。结果表明:余热锅炉尾部模块5、模块6的阻力上升明显;鳍片管背风侧的锈蚀堆积不会导致流动阻力的上升,两侧锈蚀厚度增加是流动阻力上升的主要原因;鳍片管除锈后鳍片减薄,流通截面积增大,阻力特性优于新鳍片管。

考虑多种耦合单元的电气热联合系统潮流分布式计算方法

燃气轮机、燃气锅炉以及热电联产系统等耦合单元的广泛应用使电力系统、天然气系统和热力系统之间的联系日益紧密,而各网运行主体不同导致的可交互信息有限,又给全网潮流分布的计算带来挑战。该文模型计及热电联产系统、燃气轮机、燃气锅炉、压缩机、水泵等多种耦合单元,并重点考虑耦合单元位于电网、热网平衡节点的影响,提出在各网之间有限信息交互下的不同运行模式的潮流分布式顺序求解算法。通过对实际算例的求解,证明所提算法比牛顿–拉夫逊统一求解算法在收敛速度、精度方面更有优势。

直接空冷岛顺流基管管内冷凝的传热传质分析

顺流基管是火电厂直接空冷岛关键部件,分析基管管内传热传质机理,对优化基管传热和空冷岛安全运行有重要意义。考虑基管几何特征和安装倾角,建立模拟蒸汽在基管内壁上冷凝的三维坐标数学模型。求解模型数值解时,假设基管壁温未知,设计迭代算法估算壁温。通过对比蒸汽凝结率数值解与设计值,管内换热系数数值解与Nusselt经验公式值,验证了模型的有效性。对模型数值解进一步分析发现,膜厚偏微分方程能正确描述基管几何特征和倾角影响下的液膜特性,汽液两相分离位置的预测值与直接空冷岛运行实际相符,凝结水过冷度数值解不能完全匹配实际测量值。本文的研究成果,为设计高效换热基管和空冷岛冬季防冻,提供了理论依据。

风机盘管换热器遗传算法优化设计

本研究采用了基于遗传算法和耗散理论的传热优化方法,并进行了风机盘管换热器的优化设计。在对板翅管式结构的风机盘管换热器进行建模的基础上,针对两种不同的应用工况,即供冷用干式风机盘管换热器和供暖型风机盘管换热器,进行了结构优化设计和分析。优化目标选取了换热器的耗散热阻,而设计变量分别选取管间距、排间距、换热管外径、翅片间距和翅片数。为评价换热器的性能,还计算了换热器的换热量、空气侧和水侧阻力损失、总泵功和换热器效能。优化设计结果显示,在特定的设计参数和限制条件下,不仅换热器的耗散热阻值降低,其他方面性能也得到了明显提升。

凝汽器管束布置系数数值模拟

结合4种凝汽器平均传热系数的计算方法,讨论了管束布置系数计算方法实施的可行性和合理性,推荐具有可操作性的管束布置系数计算方法,并以300MW机组凝汽器为例,对向心式卵形管束、TEPEE管束的变形形式、仿生树管束和具有双梯形空冷区的窄带顺流式4种双流程凝汽器管束模块的管束布置系数进行了计算,得出其管束布置系数分别为1.082、1.038、1.094、1.169,表明具有双梯形空冷区的窄带顺流管束的凝汽器凝结传热效果最好。

螺旋扁管折流杆换热器壳侧性能多目标优化研究

基于遗传聚集响应面模型和多目标遗传算法,研究了以螺旋扁管为换热管的折流杆换热器结构参数、入口速度对壳侧流动和换热性能的影响,并对螺旋扁管折流杆换热器的性能进行了优化分析。结果表明:传热系数随螺距的增大先减小9.38%,后维持不变;在低入口速度条件下,随长短轴之比的增大而增大,在高入口速度条件下,存在先减小后增大的趋势。压降随螺距的增大基本不变;随长短轴之比的增大减小了36.67%。由敏感性分析可知传热系数和压降对入口速度的变化最敏感,截面椭圆长短轴之比次之,对螺距最不敏感。优化后的螺旋扁管折流杆换热器结构比原结构单位压降下的传热系数平均提高了26.42%。

加氢装置反应进料加热炉主要设计参数探讨

讨论了加氢装置氢油混相反应进料加热炉的主要工艺设计参数 ,选择这些参数时应综合一次投资、正常操作等各方面的因素。设计热负荷要考虑装置的实际操作情况 ,不应留太大的余量 ;炉型选取应根据炉管材质按经济性来确定 ,管材昂贵的炉子应首选双面辐射炉型 ;炉管表面热强度应根据油品性质、许用膜温度、炉膛温度、管壁温度等限制条件综合考虑 ;管径选择应保证管内介质的流速满足流型要求 ,管内流型推荐雾状流 ;燃烧器及配风应按炉子操作弹性合理匹配 。

交叉螺纹型换热管数值模拟研究

采用数值计算方法研究了流固耦合条件下,雷诺数Re在415716~692861范围内交叉螺纹型换热管内结构参数对传热与流动特性的影响,并采用双目标优化的方法得到平衡其传热与阻力特性的最优解及相关设计参数。结果表明:交叉螺纹管的努塞尔数Nu、阻力系数f分别增大为光滑管的1.37~1.94倍、1.75~4.70倍;交叉螺纹附近的旋流使得管壁处压力梯度和湍流动能增大,对热边界层的扰动增强,从而使其换热性能提高;利用遗传算法得到双目标优化的Pareto前沿,并给出了最优解的平衡点C,其对应的Nu、f分别为2161、0.0588,设计参数为Re=689453、n=6、h/di=0.253、p/di=0.5588。因此,根据传热与流阻性能进行决策时,若传热性能占优则从C—E中寻找最优解,否则从A—C中选择最优解。

大气腐蚀对直接空冷单排管性能影响的试验研究

通过进行单排管铝翅片(A3003)的实验室模拟酸雨地区大气腐蚀加速试验,研究了腐蚀前后单排管束的空气侧阻力和热工性能的差异。结果表明,大气腐蚀12.8年的管束翅片表面出现密集点蚀,使得表面粗糙而引起空气侧阻力增大,管束换热系数降低,换热能力有一定程度的下降。

珠海发电厂锅炉高温受热面管壁超温问题试验研究及解决方案

珠海发电厂2×700 MW机组锅炉高温对流受热面多次发生管壁超温甚至爆管问题,从煤种、烟道烟气温度分布以及蒸汽侧流量分布3方面进行的分析表明,超温爆管主要由蒸汽侧的流量分布偏差引起,烟气侧的温度分布偏差则为次要原因。通过对1号锅炉采取改善蒸汽侧流量分布,减小偏差,提高材质抗高温性能以及增加监测点,加强运行监督等措施后,基本上解决了1号锅炉三级过热器、三级再热器管壁局部超温的问题。

冬季低风速下空冷机组蛇形翅片管的换热和阻力特性

在环境温度较低的冬季,为了防止空冷凝汽器翅片管束低负荷工况下发生冻结,风机被迫低速运行或停运,因此有必要分析和研究低风速下翅片管的传热特性和阻力特性及自然通风时空冷系统的状态。利用流体计算软件模拟了环境温度、翅片管束壁面温度和空气入口速度对翅片管温度场和速度场的影响规律。建立了直接空冷系统自然通风的空气流动推动力生成模型,在数值模拟的基础上分析了单排翅片管束的阻力特性和传热特性,通过升力与阻力的平衡得出某工况下自然通风空气的流速,并计算了对应的传热系数,为直接空冷凝汽器在低风速下的运行和优化设计提供依据。

含有冷管的混凝土承台瞬态温度场及精细化分析模型研究

设置冷却水管是降低大体积混凝土承台水化热的常用方法,计算分析中一般采用等效算法,忽略了冷却水的沿程升温作用,一定程度上夸大了冷却水管的降温效果。为精确分析冷却水管沿程温度变化对承台混凝土水化热的降温作用,提出了一种考虑冷管温度沿程变化的混凝土承台精细化分析模型。利用ANSYS中APDL程序语言,采用Gnielinski公式确定对流系数,建立了参数化模型,实现了矩形承台的自动化建模,分析了不同算法、水流流速、水管长度与水管材料对混凝土瞬态温度场的影响,研究了多因素影响下混凝土温度变化的规律,探讨了水管直径与水管间距的最优组合。研究表明:考虑冷管沿程温度变化后能更精确的模拟承台混凝土温度场分布,合理的流速、管长及管材可以取得更为理想的降温效果;此外,在水管材料用量不变的情况下,管径、管间距越小,混凝土最高温度越低。

风冷冷凝机组管片式冷凝器设计研究

基于降低成本和提升能效的目标,对风冷冷凝机组XJQ06MA原型机进行小管径替代,在满足设计要求下,使冷凝器铜材消耗降低了5.83%。拟定6进3出、8进4出、6进6出三种流程设计方案,采用EVAP-COND软件分析迎面风速对换热量和压力损失的影响,结果表明:风速低于2m/s时换热量随风速提升效果显著,风速大于2m/s后提升效果较小。通过对比制冷剂流速和传热温差的变化,分析三种方案产生差异的原因,结果为采用分-合流流程布置可增大出液过冷度,提高换热量。试验结果显示,三种设计方案机组COP较原型机分别提升9.23%、6.74%、4.16%。