學(xué)位論文ultra-supercritical boilers with vertical rifled tube platen water wall on flow compensation

1、超超臨界鍋爐垂直管屏水冷壁流量補償特性研究摘要對超超臨界鍋爐內(nèi)螺紋管垂直管屏水冷壁變壓運行時的流量補償特性進行了理論分析。以1000MW超超臨界鍋爐垂直管屏水冷壁設(shè)計參數(shù)為依據(jù)，編制了流量補償特性計算程序，對該鍋爐水冷壁在不同熱負荷和熱偏差條件下，不同質(zhì)量流速下的流量補償特性進行了分析研究。驗證了直流鍋爐水冷壁系統(tǒng)在高負荷區(qū)高質(zhì)量流速條件下具有強制流動特性，在低負荷區(qū)低質(zhì)量流速條件下具有自然循環(huán)的自補償特性，這種特性對實現(xiàn)直流鍋爐變壓運

2、行具有重要作用但增加了由自補償特性向強制流動特性轉(zhuǎn)化的復(fù)雜性。論文計算并分析了鍋爐水動力特性，驗證了水動力單值性。分析了熱負荷、管子內(nèi)徑、管子根數(shù)對壓降的影響。研究結(jié)論可供UP型超臨界直流鍋爐運行和設(shè)計參考。關(guān)鍵詞：超超臨界鍋爐；熱偏差；流量補償；垂直管屏；下輻射區(qū)水冷壁超超臨界鍋爐；熱偏差；流量補償；垂直管屏；下輻射區(qū)水冷壁acteristicsStudyfUltrasupercriticalBoilerswithVerticalRi

3、fledTubePlatenWaterWallonFlowCompensationABSTRACTThevariablepressureoperationacteristicofultrasupercriticalboilerwithverticalrifledtubeplatenwaterwallisanalyzedinthispaper.Basedonthedesigneddataofverticaltubewaterwallina

4、1000MWsupercriticalboilerregardingtothehydrodynamiccalculationmethodacalculationprocedureofflowcompensationacteristicsisestablished.Theflowcompensationacteristicsintheconditionofdifferentloadsmassflowratesareanalyzedstud

5、iedtherefeitvalidatesthatdirectcurrentboilerhasnotonlydirectcurrentacteristicsbutalsonaturalcircleacteristicslikedrumboiler’swhichplaytheimptantroleinthevariablepressureoperation.Hydrodynamicacteristicofboilersiscalculat

6、edanalyzeduniquenessofhydrodynamicisvalidated.Alsotheeffectsbetweenheatloadtube’sinnerdiametertube’snumberareanalyzed.直流鍋爐不適合變壓運行，但是采用一些新技術(shù)的垂直管屏水冷壁的直流鍋爐實現(xiàn)變壓運行也是可能的。例如內(nèi)螺紋管垂直管屏變壓運行技術(shù)已經(jīng)有實際應(yīng)用的例子。超臨界壓力變壓運行帶中間負荷機組要求鍋爐能變壓運行，負荷變

7、化快，并能快速啟停。這使鍋爐的工作條件更為復(fù)雜，特別是鍋爐的爐膛水冷壁，當(dāng)機組從額定負荷到低負荷時，爐膛水冷壁管圈的運行壓力將從超臨界壓力降至亞臨界壓力，水冷壁管圈內(nèi)工質(zhì)將有兩種工作狀態(tài)，即單相流動和雙相流動。分析超臨界壓力變壓運行直流鍋爐爐膛水冷壁流量補償特性對水冷壁的安全運行有著十分重要的意義。在這個背景下開展我的課題，希望能夠?qū)ΤR界及超超臨界鍋爐在實際設(shè)計與運行中有所裨益。1.2國內(nèi)外研究動態(tài)1927年西門子公司生產(chǎn)的第一臺本生

8、鍋爐采用螺旋管圈水冷壁。為了降低造價1930年開始，開發(fā)了垂直管圈水冷壁，不過當(dāng)時還只是上升—下降管系統(tǒng)，采用磚砌爐墻。直至60年代中期，為了適應(yīng)西歐電網(wǎng)調(diào)峰的需要又重新采用螺旋管圈膜式水冷壁。50年代美國開發(fā)了幾種不同的垂直管圈膜式水冷壁系統(tǒng)，為保證大量水冷壁管在全部負荷范圍的可靠冷卻，出現(xiàn)了帶中間集箱的管屏串聯(lián)系統(tǒng)或疊加—再循環(huán)系統(tǒng)。但是，為避免中間集箱汽水混合物分離或為保證再循環(huán)泵無故障運行，這些水冷壁系統(tǒng)必須始終(包括啟停)保持

9、超臨界壓力運行。因此這種水冷壁系統(tǒng)不太適應(yīng)每日啟停，而且部分負荷運行也不經(jīng)濟。80年代中期Sulzer公司開發(fā)了內(nèi)螺紋管垂直水冷壁。這期間，日本三菱重工業(yè)公司與蘇爾壽和CE公司合作，設(shè)計制造出內(nèi)螺紋管垂直管圈超臨界壓力鍋爐。第一臺這種管圈的700MW超臨界燃煤鍋爐于1989年6月在日本松浦電廠投運，隨后日本川越電廠又相繼于1989年和1990年投運了兩臺700MW超超臨界燃氣鍋爐，這些鍋爐的滿負荷質(zhì)量流速均為2000左右，并且采取以下兩

10、種措施來防止在如此高的流速下由于熱偏差而引起的水冷壁出口焓偏差：(1)在那些吸熱偏低的水冷壁管進口加裝節(jié)流圈(2)布置對流煙道蒸發(fā)器，使水冷壁出口保持濕蒸汽，而把蒸發(fā)終點轉(zhuǎn)移到熱負荷較低的對流煙道內(nèi)。蘇爾壽等3家公司很重視這種方案并稱之為第二代變壓運行直流鍋爐。但是西門子公司認為蘇爾壽鍋爐的垂直管圈方案有廣泛的理論和試驗研究基礎(chǔ)，但缺乏基準。因此，該公司在長期的理論與實驗研究的基礎(chǔ)上也推出了內(nèi)螺紋垂直管圈水冷壁的方案：采用滿負荷低質(zhì)量流