超臨界鍋爐末級(jí)過(guò)熱器管屏三維數(shù)值分析.pdf

1、超臨界和超超臨界電站鍋爐高溫受熱面布置在高溫?zé)煔鈪^(qū)，蒸汽溫度最高，經(jīng)常發(fā)生超溫或爆管事件，嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行。本文針對(duì)常規(guī)熱偏差分析方法的不足，采用數(shù)值計(jì)算方法研究高溫受熱面的熱偏差和金屬溫度分布，及其對(duì)蒸汽側(cè)氧化膜的分布和脫落的影響，對(duì)提高高溫受熱面的安全性具有重要意義。
　　論文研究以某600MW超臨界鍋爐末級(jí)過(guò)熱器為對(duì)象，在分析熱偏差影響因素及常規(guī)熱偏差方法特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選用CFD方法計(jì)算分析單個(gè)管屏的各熱力參數(shù)及熱偏差的

2、分布。建模時(shí)，按屏的原始尺寸，在Workbench軟件環(huán)境下進(jìn)行網(wǎng)格劃分，基于RNG k-ε流動(dòng)模型建立了煙氣橫掠末級(jí)過(guò)熱器管屏的數(shù)值計(jì)算模型。然后在Fluent軟件平臺(tái)下完成了50％、75％和100％負(fù)荷工況下的穩(wěn)態(tài)模擬計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與鍋爐熱力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了整體比較，確定了所建模型的正確性。在此基礎(chǔ)上，利用計(jì)算數(shù)據(jù)分析了末級(jí)過(guò)熱器管屏的蒸汽溫度、金屬溫度和煙氣溫度分布，以及各管的換熱和熱偏差分布特點(diǎn)，由此得到同屏各管蒸汽側(cè)氧化膜的

3、生長(zhǎng)規(guī)律。結(jié)果表明，數(shù)值計(jì)算模型比常規(guī)熱偏差分析更能準(zhǔn)確地反映受熱面的換熱及各熱力參數(shù)分布，是分析超臨界和超超臨界鍋爐高溫受熱面安全性的一種重要方法。
　　為分析高溫受熱面蒸汽側(cè)氧化膜脫落問(wèn)題，論文研究基于穩(wěn)態(tài)數(shù)值模型及其計(jì)算結(jié)果，依據(jù)過(guò)程動(dòng)態(tài)特征的分析對(duì)前述數(shù)值模型煙氣側(cè)進(jìn)行了適當(dāng)簡(jiǎn)化，分別計(jì)算了三種參數(shù)階躍擾動(dòng)情況下同屏各管沿管長(zhǎng)方向金屬壁溫的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，即蒸汽入口溫度擾動(dòng)、煙氣入口溫度擾動(dòng)和蒸汽入口流量擾動(dòng)。動(dòng)態(tài)計(jì)算數(shù)據(jù)反映，

4、進(jìn)口蒸汽溫度擾動(dòng)對(duì)管屏各管內(nèi)壁金屬溫度變化影響最大，出口蒸汽溫度變化值和內(nèi)壁金屬溫度變化值與蒸汽入口溫度變化值基本相等，各管之間存在一定差異。進(jìn)口煙氣溫度擾動(dòng)和進(jìn)口蒸汽流量擾動(dòng)對(duì)管屏各管內(nèi)壁金屬溫度變化的影響相對(duì)較小;在進(jìn)口蒸汽溫度擾動(dòng)時(shí)，越靠近進(jìn)口處的內(nèi)壁金屬溫度變動(dòng)速度越快。因此，實(shí)際運(yùn)行中要結(jié)合管內(nèi)蒸汽側(cè)氧化膜的厚度分布分析各擾動(dòng)下氧化膜發(fā)生脫落的可能性。
　　論文研究所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)及各參數(shù)的分布規(guī)律為后續(xù)進(jìn)一步研究同類鍋