超（超）臨界機組流動加速腐蝕問題及水冷壁節(jié)流圈結構優(yōu)化.pdf

1、超（超）臨界火電機組采用了更高的蒸汽參數(shù)，提高了發(fā)電效率，得到廣泛的應用，但運行中還存在一些問題，嚴重影響機組運行的安全性。給水疏水系統(tǒng)內的流動加速腐蝕(FAC)和水冷壁入口節(jié)流圈的結垢則是其中兩種典型問題，前者會造成管壁減薄甚至泄漏，后者容易導致水冷壁超溫甚至爆管。本文采用數(shù)值計算的方法對這兩種問題進行了深入研究。
　　采用M.I.T.方法建立了直管段單相流FAC的數(shù)值計算模型，模型中將FAC分為腐蝕和傳質兩個過程。依據(jù)計算和分

2、析確定腐蝕過程的速率遠小于傳質過程，為此對模型進行了簡化，即FAC的速率由傳質過程決定。在模型中引入材料鉻含量以及給水溶氧量對FAC速率的影響，給出臨界溶氧量的計算式，并采用CFD的方法計算流體邊界層內的質量擴散系數(shù)。利用所建模型定量計算了溫度、pH值、溶氧量、流體流速和材料鉻含量對FAC速率的影響。結果表明FAC高發(fā)的溫度區(qū)間為150～200℃;采用合適的給水處理方式，加氨提高給水pH值或在給水中加入適量的氧均可以有效地抑制FAC的速

3、率，臨界溶氧量可用于指導火電廠給水含氧量的控制:材料的含鉻量越高，F(xiàn)AC速率越低，因此在FAC的高發(fā)區(qū)域應選用含鉻量較高的材料;流場變化劇烈的部件是FAC的易發(fā)區(qū)域，這些區(qū)域存在嚴重的湍流現(xiàn)象，傳質過程速率加快，進而導致FAC的速率增大。所建模型也為今后建立含有更多參數(shù)的精確模型奠定了良好的基礎。
　　水冷壁節(jié)流圈結垢來源于FAC所產(chǎn)生的溶性氧化鐵，結垢程度與節(jié)流圈的結構參數(shù)有密切關系。為此針對四分之一圓節(jié)流圈、錐形入口節(jié)流圈、長

4、徑噴嘴這三種非標準節(jié)流裝置的結構，采用CFD方法分別建立了相應的數(shù)值計算模型，研究節(jié)流圈結構的優(yōu)化設計。優(yōu)化策略是在保證全管節(jié)流壓降的同時，使節(jié)流圈入口內壁面上的最大壓降值盡可能降低。計算中分別改變各種節(jié)流圈的厚度、孔徑和入口倒角，并將其數(shù)值計算的結果與標準節(jié)流圈進行對比。數(shù)據(jù)表明當入口內壁面與內部流場較為吻合時可以有效地降低內壁面上的最大壓降:在鍋爐BMCR工況下優(yōu)化后的三種非標準節(jié)流圈內壁面上的最大壓降值均小于標準節(jié)流圈，可以減輕水