电厂锅炉实验虚拟仿真系统建设与应用

为开展能动专业核心课程“锅炉原理”的实验教学,校企合作开发了电厂锅炉实验虚拟仿真系统。基于两相流动与辐射对流传热原理构建的仿真系统,由风烟和汽水两大模型构成,严格遵守质量、能量、动量守恒方程。变负荷虚拟实验显示,随锅炉负荷增加,热效率降低、燃料耗量增加。根据辐射传热原理,结合火焰平均温度计算发现:只有炉膛出口烟温增加,才能保证炉膛传热负荷增加,继而抬升排烟温度,导致排烟热损失变大、锅炉热效率降低。锅炉原理实验虚拟仿真,可训练学生运用锅炉本体热力计算原理分析问题的思维,是落实创新能力培养的重要举措。

激光熔覆工艺在电厂锅炉热管修复中的使用

锅炉热管修复是运维工作的重点内容,旨在提高管道的耐磨损性能,保证锅炉的运行安全。文章分析了电厂锅炉热管磨损的原因及危害,指出了激光熔覆工艺的原理和优势;通过试验方式对激光熔覆合金复合涂层的耐腐蚀性能进行了说明,并以案例方式评价了该工艺在电厂锅炉热管修复中的应用效果。结果显示,锅炉热管增加激光熔覆层后,不仅提高了管道防磨性能,而且锅炉运行参数稳定,表明该工艺可在热管修复中推广应用。

火力发电厂回转式空气预热器性能改造研究

文章系统分析预热器运行现状,针对换热效率低、漏风量大等关键问题,提出创新的综合改造方案。该方案包括应用新型密封技术、优化换热元件以及使用高频声波吹灰装置等措施。通过对某电厂机组预热器的实验改造,评估方案的实际效果。实验结果表明,改造后预热器的热效率显著提高,漏风率大幅降低,换热端温差明显减小,比热耗和热损失均得到改善,说明所提出的改造方案可以显著提升回转式空气预热器的性能。

环形翅片对用于太阳能光热电站的相变储热罐蓄热性能的影响

传热翅片可用于改善相变类材料(PCM)储热罐的运行性能。基于COMSOL软件,初步评估了环形翅片参数(翅片长度、厚度及倾斜角度)对双套管式相变储热罐蓄热性能的影响。结果表明:随着翅片长度从1.0 m增加到1.2 m,相变熔盐的总熔化时间从8 h缩短到5 h;当翅片厚度从40 mm增加到60 mm时,相变熔盐的总熔化时间从10 h缩短至6 h左右,平均蓄热速率从1.3×10^(8)k J/h增加到14.8×10^(8)k J/h;当翅片角度为–15°时,储热罐内PCM的总熔化时间最短,平均蓄热速率最大,为14.3×10^(8)k J/h,对于本文双套管式PCM储热罐,最佳倾斜角度为–15°。研究结果可为用于太阳能光热电站的双套管式相变储热罐的设计提供依据。

脱硫废水零排放处理系统蒸发段翅片结构的数值模拟

构建了一套新型脱硫废水零排放处理系统,针对该系统中相变换热技术与多效蒸发技术的耦合点,对蒸发段烟气侧不同结构的翅片进行数值模拟研究。结果表明:翅片间距过小时,会增大烟气压降,使风机功耗过大,从而导致成本增加,当翅片间距为8 mm时,传热性能最佳;翅片高度过大时,传热阻力过大,翅片高度过小时,烟气压降过大,使得风机功耗过大,成本过高,当翅片高度为10 mm时,翅片管的传热性能最佳。

电站锅炉炉膛强化传热分区段计算方法优化

探讨了电站锅炉炉膛水冷壁强化传热改造后炉膛传热计算问题,根据当前电站锅炉普遍采用的分级燃烧技术特点以及传热性质不同,对一维模型分区段热力计算进行改进,将炉膛分为8个区段,其中燃烧器区分为2个区段.根据水冷壁强化传热改造前后吸热量变化,通过迭代计算得到水冷壁强化传热改造后水冷壁热有效系数,代入分区段热力计算公式,得到水冷壁强化传热改造后各区段受热面热负荷和出口烟温.通过编程实现某600 MW超临界锅炉炉膛分区段热力计算.结果表明:改进方法计算得出的水冷壁强化传热改造后水冷壁热有效系数增加了0.051~0.092,炉膛出口烟温降低了45.55K,有利于减轻炉膛出口受热面的结渣.

电站锅炉水动力研究

综述了我国电站锅炉水动力研究发展历史和现状,阐述了我国早期的电站锅炉水动力研究,亚临界直流锅炉研制,自然循环锅炉水动力研究,超临界压力直流锅炉水动力特性研究,并提出了我国电站锅炉水动力今后工作的发展方向和重点:发电设备将向着更高参数、更大容量发展,超超临界锅炉的蒸汽参数将达到700°C、35 MPa,这就要求针对该参数开展锅炉水动力研究;三大发电设备制造集团相继从国外引进了各种锅炉炉型配以不同的燃烧方式,应针对不同炉型、燃烧方式及煤种开展水动力研究,以确保锅炉运行的安全性;上世纪80年代编制出版了JB/Z 201—1983《电站锅炉水动力计算方法》,受出版时间的限制,许多新的技术和研究成果亟待补充.

电站锅炉水冷壁管水动力和传热特性的试验研究方法

介绍了电站锅炉水冷壁管水动力和传热特性研究的试验方法,阐述了其中采用的电加热试验管段和实炉辐射加热水冷壁管等方法,对各种试验方法的特点进行了比较和分析,并给出了1 000MW超超临界压力塔式直流锅炉螺旋管圈水冷壁管水动力和传热特性实炉试验研究和水动力试验台试验的结果.这些结果可作为水冷壁系统设计中的参考依据.

125MW汽轮机凝汽器内流体流动和传热特性的数值分析

利用自行开发的凝汽器数值模拟程序 PPOC3.0对 1 2 5MW汽轮机凝汽器的某试验工况进行了数值计算 ,将得到的计算结果与试验数据进行了比较。然后 ,对该凝汽器在设计工况下的壳侧流场和换热情况进行了详细数值分析 ,并指出其中存在的问题。图 8表 2参

电站凝汽器内流场和传热的准三维数值计算程序PPOC3.0的开发研究

采用多孔介质的物理概念 ,应用现代最新数值计算方法 ,编制出一套基于 WINDOWS的用于预测凝汽器内流场与热负荷分布的通用准三维数值计算程序 PPOC3.0。应用于大量电站凝汽器的数值分析 ,获得了较为满意的结果。图 1表 1参

燃煤机组全厂净热耗率不确定度分析

基于不确定度分析原理建立了全厂净热耗率的不确定度评定模型,介绍了灵敏系数、合成不确定度的计算方法。结合某135 MW燃煤机组的全厂性能试验,根据不确定度原理及计算模型对全厂净热耗率测试的不确定度进行了评定。结果表明:各参数测量不确定度对全厂净热耗率试验结果不确定度影响顺序为给水流量>净输出功率>主蒸汽温度>高位发热量>给水温度>再热蒸汽温度>冷再热蒸汽温度>排烟温度>水分>空气预热器出口氧量>主蒸汽压力;而其他参数对试验结果不确定度的影响较小。根据不确定度的评定结果,可为控制试验质量提出测点的布置与仪表的选择原则,并推荐了煤、灰、渣的取样方法。

DSG槽式太阳能集热器传热与水动力耦合稳态模型

利用直接蒸汽发电(DSG)集热器传热特性与水动力特性耦合建立了HHC稳态模型,并利用所建模型对DSG集热器的稳态特性进行了仿真分析,得到了在太阳直射辐射强度(DNI)、工质质量流量、入口工质温度和入口工质压力变化时,DSG集热器出口参数的一系列重要变化规律.并与文献的实验数据以及其他文献所建模型计算结果进行了对比.结果表明:为保证DSG集热器正常运行时其出口工质处于干蒸汽区且出口温度在合理范围内,DNI需要大于一定阈值,并留有一定阈度,工质质量流量需设定在一定范围内,且可选范围较小,而入口工质温度、压力在较大范围内都能满足要求;通过实验数据与模型计算结果的对比,验证了所建模型的正确性和精确性.

大型燃煤电站机炉耦合热集成系统

针对传统电站机炉两侧在热质传递过程中均存在的"能级不匹配"现象。文中提出一种新型机炉耦合热集成系统,该系统基于炉侧空气吸热过程、汽轮机回热过程的能量品位变化规律,提出将炉侧与汽机侧的吸热和放热过程充分交叉融合,通过机炉之间烟气、蒸汽、给水和空气等多工质传热过程间的充分集成,更好地实现空气预热过程和回热加热过程的能量梯级利用。结合某典型1 000 MW超超临界燃煤机组的实际运行数据,分析了新型热集成系统的传热特性和节能收益。结果表明:新型热集成系统可使机组供电煤耗降低4.02 g/(kW-h),年节煤收益达1 525.49万元,系统节能效益显著。

沉积物分布规律对蒸汽发生器传热性能的影响分析

为了分析CPR1000核电机组蒸汽发生器沉积物对传热性能的影响,建立蒸汽发生器积污控制策略,结合传热管涡流检查数据和泥渣成分的光谱分析,得到了蒸汽发生器随着运行时间的积垢分布,分析了蒸汽发生器二回路腐蚀产物的来源、组成及分布,并介绍了腐蚀产物在传热管束上的分布对蒸汽发生器传热性能的影响。结果表明:腐蚀产物的分布对传热影响较小,可用污垢热阻法对蒸汽发生器传热性能进行横向对比分析。

大容量sCO_(2)锅炉烟气侧与工质侧匹配策略

为解决压降效率惩罚问题,大容量超临界二氧化碳(supercritical CO_(2),sCO_(2))锅炉需采用模块化设计。由于sCO_(2)锅炉入口工质温度高、管内换热系数低,炉膛冷却壁极易超温,冷却壁安全性为锅炉设计的关键难点。锅炉中,烟气侧热负荷分布与sCO_(2)侧参数与管排结构具有各自的分布特点。对烟气侧与sCO_(2)侧进行适当的匹配可有效降低冷却壁壁温。该文以1000MW等级二次再热sCO_(2)锅炉为例,建立耦合热力学循环与锅炉模块流动传热的数值模型,分析不同布置方案下冷却壁壁温,提出降低大容量sCO_(2)锅炉冷却壁壁温的烟气侧与sCO_(2)侧匹配策略。结果表明,在烟气全温区范围内,遵循低温工质匹配高热负荷原则,冷却壁分成6个模块的方案可有效降低冷却壁壁温;在炉膛内,遵循高许用热负荷匹配高热负荷原则,调整冷却壁模块的布置,可进一步降低冷却壁壁温。该文提出的匹配策略显著降低了冷却壁壁温,可为模块化锅炉的设计与布置提供一定参考。

有限体积法在电站锅炉炉膛辐射换热计算中的应用

辐射换热是大型锅炉炉膛内的主要换热形式,准确的计算炉膛内的辐射换热量对大型锅炉设计和优化有重要意义。本文将有限体积法推广用于求解和分析大型电站锅炉炉膛内的辐射换热。给出了有限体积法对辐射传递方程进行离散和求解的基本过程。评估了有限体积法求解大型电站锅炉炉膛辐射换热的可靠性。将有限体积法用于分析某电厂600 MW锅炉炉膛内的辐射换热,结果表明有限体积法可以有效的求解大型电站锅炉炉膛内的复杂辐射换热过程。

燃煤超临界CO_(2)发电系统锅炉换热面布置及优化

超临界二氧化碳(sCO_(2))循环用于燃煤发电系统时,由于循环流量大,锅炉内将产生超大压降,大幅降低循环效率.本团队前期提出的基于1/8减阻原理的分流流动模式能够解决以上问题,同时使锅炉换热面成为模块化设计.当对锅炉换热面模块进行布置时,存在两个核心难点,一是由于sCO_(2)入炉温度高,换热系数低,炉膛内冷却壁极易超温;二是sCO_(2)循环热效率对压降敏感,需兼顾压降惩罚.基于此,本文以1000 MWe一次再热燃煤sCO_(2)发电系统为研究对象,耦合热力学循环计算及锅炉热力与冷却壁流动传热计算,以降低冷却壁壁温为目标,兼顾循环热效率,对模块化锅炉的换热面进行了布置及优化.本文提出了烟道内对流换热面的"再分流"设计,可大幅降低压降;提出了一种炉膛冷却壁包含四个模块的创新布置方案("4-Part"方案),与冷却壁包含三个模块的布置方案("3-Part"方案)相比,"4-Part"方案使锅炉内主流、再热的低温工质全部进入冷却壁,可显著降低壁温,同时使循环热效率升高;发现随冷却壁再热模块出口温度的改变,"4-Part"方案存在最优设计工况,最优工况下冷却壁危险点壁温比"3-Part"方案降低18.66°C,达到628.64°C,可使现有材料在现有炉型下满足设计要求.本文提出的一次再热燃煤sCO_(2)锅炉换热面布置方案,为后续燃煤锅炉的研究提供了新的思路及参考.

拉萨气候条件下燃气壁挂炉性能测试研究

在燃气压力(表压)保持在2 kPa、燃气-空气比例控制器开至最大的设定条件下,对额定输出热功率分别为18.0、28.1 kW的燃气壁挂炉在拉萨、上海气候条件下的燃气流量、过剩空气系数、实际输出热功率、烟气中污染物(一氧化碳、一氧化氮)体积分数进行测试比较。额定输出热功率为18.0、28.1 kW的燃气壁挂炉,在拉萨气候条件下的平均实际输出热功率分别比上海气候条件下降低24.4%、26.6%,拉萨气候条件对燃气壁挂炉的换热性能影响不明显,烟气污染物排放总量低于上海气候条件。