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引入烟气再循环的超临界二氧化碳燃煤锅炉冷却壁布置及壁温特性分析

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热力发电 2020年第10期49卷 144-150页

作者：杨丹蕾唐桂华范元鸿李小龙王思琦西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室陕西西安710049

超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿(Brayton)动力循环由于高效、紧凑等特性被广泛关注。然而,对于大型(1000 MW等级)S-CO2燃煤电厂,较高的冷却壁入口温度以及较大的炉膛燃烧热流密度会导致冷却壁过热超温。对此,本文建立了锅侧燃烧/炉侧S-CO... 详细信息

超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿(Brayton)动力循环由于高效、紧凑等特性被广泛关注。然而,对于大型(1000 MW等级)S-CO2燃煤电厂,较高的冷却壁入口温度以及较大的炉膛燃烧热流密度会导致冷却壁过热超温。对此,本文建立了锅侧燃烧/炉侧S-CO2传热耦合模型用于冷却壁的热安全分析。通过冷却壁一维周向平均温度计算,提出了引入烟气再循环降低冷却壁温度的方法,并进一步提出了冷却壁分区顺逆流的优化布置。此外,考察了冷却壁三维温度分布,并进一步引入了螺旋冷却壁降低炉膛周向热点温度。结果表明,本文提出的优化方法可以有效降低冷却壁温度并消除局部热点,对大容量S-CO2燃煤锅炉的工程设计具有指导意义。

关键词：超临界二氧化碳燃煤锅炉烟气再循环螺旋管冷却壁壁温特性顺逆流优化布置

1025t/h直流锅炉水冷壁壁温特性理论研究

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锅炉技术 1999年第1期30卷 8-13页

作者：华永明周强泰丁昭钟继贵东南大学南京市四牌楼210096

介绍了作者对上海锅炉厂有限公司1025t／h亚临界压力直流锅炉水冷壁壁温特性的理论研究。运用壁温计算的有限单元法，编制程序计算得到了锅炉上、中、下三个辐射区水冷壁高度方向的壁温分布。结果表明在所有负荷下，水冷壁管壁最高温度... 详细信息

介绍了作者对上海锅炉厂有限公司1025t／h亚临界压力直流锅炉水冷壁壁温特性的理论研究。运用壁温计算的有限单元法，编制程序计算得到了锅炉上、中、下三个辐射区水冷壁高度方向的壁温分布。结果表明在所有负荷下，水冷壁管壁最高温度工况是安全的，不存在超温的危险；管间温差也在允许范围内，不会引起过大的温差应力。还得到了水冷壁全平面上的平均壁温分布和管子最高壁温度分布，表明水冷壁壁温状况不仅与热负荷有关，还受到管内工质状态和参数的极大影响。

关键词：直流锅炉水冷壁壁温特性计算

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700℃超超临界锅炉水冷壁壁温特性研究

700℃超超临界锅炉水冷壁壁温特性研究

作者：刘旭聃上海交通大学

学位级别：硕士

在未来相当长的时间内，我国对一次能源的消费需求将持续上升，这对能源的高效清洁利用以及环境保护等提出了新的要求。我国的600℃等级超超临界发电技术已经接近成熟，在此基础上发展先进700℃超超临界机发电技术是未来几十年能源领域... 详细信息

在未来相当长的时间内，我国对一次能源的消费需求将持续上升，这对能源的高效清洁利用以及环境保护等提出了新的要求。我国的600℃等级超超临界发电技术已经接近成熟，在此基础上发展先进700℃超超临界机发电技术是未来几十年能源领域发展的重要目标以及前进方向。由于长期以来炉内燃烧与锅内水动力耦合研究的缺失，锅炉实际运行中超温爆管现象频繁发生，超超临界锅炉炉内传热特性亟待解决。解决炉内燃烧与锅内水动力耦合机制是700℃先进超超临界燃煤发电的核心，也是保证700℃超超临界发电技术及锅炉长期安全、高效运行的关键。本文在600℃超超临界锅炉计算与实验结果的基础上,研究了在600℃超超临界锅炉结构下，假设蒸汽温度提升至700℃时，建立700℃超超临界锅炉炉内燃烧与水冷壁传热数学模型，得到了壁温分布规律，并编写了1000MW超超临界锅炉水冷壁壁温分区计算程序，主要研究结果如下：对于炉内燃烧与传热来说：600℃和700℃下炉内烟温和热负荷分布规律基本相同，沿炉膛高度方向上逞先增大后减小的趋势，在炉膛相对高度为0.55处附近，烟温和水冷壁壁面热负荷达到最大值，在最高点之前上升趋势快，之后减弱，而且水冷壁中心区域的热负荷要高于水冷壁两侧分区;对比不同负荷下的烟温和热负荷分布，随着负荷的降低，烟温和热负荷都依次降低;由于水冷壁管子进口工质温度的提高，在相同炉型相同负荷下，700℃的炉内传热能力要弱于600℃，导致炉内烟温和壁面热负荷比600℃高;本文还分析了炉内对流换热的影响，结果表明在燃烧器以上区域，对流换热量所占的比重已经远远超过5%，700℃时在BMCR工况下最大已经达到22.3%，600℃下也有16.8%，这说明对于大容量高参数的超超临界锅炉，在计算炉内换热量时已经不能忽略对流换热的影响;本文还给出了对流与辐射耦合的炉膛放热系数，为大容量超超临界锅炉设计工作提供了依据。对于锅内工质的换热来说：600℃超超临界参数三种工况下的工质都经历了两相区，在两相区内工质温度不变，保持为饱和温度;而700℃超超临界BMCR工况下的水冷壁进口工质温度已经达到该参数下的拟临界温度375℃，工质在水冷壁管内一直都是单相流体，表明在进入水冷壁管子之前已经跨过大比热区，工质在管内升温速率基本相同;75%BMCR和50%BMCR工况下工质依然需要跨过大比热区，但与600℃相比，75%BMCR工况下大比热区不明显。针对水冷壁壁温的求解，本文综合炉内与锅内的分区数值计算模型，建立了炉内气固多相燃烧与锅内汽液多相水动力的耦合换热模型，研究了无偏差以及分别存在热偏差和流量偏差时的水冷壁壁面温度分布规律，结果表明：无热偏差及流量偏差时，BMCR工况下水冷壁周向壁温分布呈中间高两边低的趋势，600℃时水冷壁计算壁温400℃25℃，700℃时计算壁温在534℃19℃。壁温最大值为619℃，建议在5%左右的设计裕度下，水冷壁管子选用许用温度大于650℃的材质以保证运行安全。对比不同标高处水冷壁壁温的分布曲线，34m标高处壁温曲线的曲率要远大于54m标高处的曲率，这主要是因为34m标高处于主燃烧区，而54m标高处于燃尽区，34m标高处的水冷壁接受了强烈的火焰辐射，热负荷对水冷壁中心和两边的偏差更大;本文还分布析了存在热偏差及流量偏差时的壁温分布规律，结果表明，为保证水冷壁管子金属温度不超过材料许用温度的情况下满足锅炉运行的水动力条件，应保证火焰中心偏移最大位置不超过3m;工质流量偏差不超过-30%。

关键词：超超临界锅炉水冷壁传热特性壁温特性数学模型

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四角切圆直流锅炉水冷壁壁温特性调整研究

锅炉制造 2023年第1期 6-8页

作者：王欢赵东王胜郭森华电新疆哈密煤电开发有限公司新疆哈密839000 高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室(哈尔滨锅炉厂有限责任公司) 黑龙江哈尔滨150046

直流锅炉水冷壁是锅炉受热面中工质传热工况相对复杂的区域。由于不同负荷下,锅炉水冷壁过热度的不同,水冷壁内工质汽水相变点的位置会发生变化,尤其是中低负荷下,水冷壁壁温往往呈现壁温偏差大,壁温波动速率快等特点。四角切圆燃烧方... 详细信息

直流锅炉水冷壁是锅炉受热面中工质传热工况相对复杂的区域。由于不同负荷下,锅炉水冷壁过热度的不同,水冷壁内工质汽水相变点的位置会发生变化,尤其是中低负荷下,水冷壁壁温往往呈现壁温偏差大,壁温波动速率快等特点。四角切圆燃烧方式具有煤粉空气混合程度高、燃尽率高、低负荷稳燃能力强等特点,但由于燃烧器布置在炉膛四个角部,火焰射流距离壁面很近,如果同一层四支燃烧器中的某个或某几个的火焰射流方向出现偏差,极易造成火焰刷墙。在中低负荷下,这将导致刷墙一侧的水冷壁超温。本文以某电厂660MW超超临界四角切圆燃烧锅炉为研究对象,调整研究其在各负荷下的水冷壁壁温分布规律及调整策略。

关键词：水冷壁壁温特性四角切圆直流炉

TPV微燃烧器圆柱强化换热对壁温及燃烧特性影响的数值研究

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TPV微燃烧器圆柱强化换热对壁温及燃烧特性影响的数值研究

作者：胡琤重庆大学

学位级别：硕士

微热光电（micro-TPV）系统具有能量转换环节少、没有运动部件、易于维护制造等优势,且能够充分利用微燃烧器的高比表面积和高热损失率特性。为进一步提高微热光电系统能量效率,本文在对比分析现有燃烧通道强化气壁换热技术的基础上,提... 详细信息

微热光电（micro-TPV）系统具有能量转换环节少、没有运动部件、易于维护制造等优势,且能够充分利用微燃烧器的高比表面积和高热损失率特性。为进一步提高微热光电系统能量效率,本文在对比分析现有燃烧通道强化气壁换热技术的基础上,提出了一种新型的圆柱阵列强化换热微燃烧器,其优点在于具有较大的换热面积、强扰动优化对流效果以及气流流经圆柱形成的滞留区有利于反应完成,能够显著提高微燃烧器壁面温度,并有利于燃烧稳定性的提升。其设计拓宽了基于TPV的微燃烧器设计思路,对提高微TPV系统整体效率具有一定参考价值。本文采用数值模拟方式并结合H2/Air的详细基元反应机理,针对圆柱阵列强化高温气流与燃烧器内壁面间的换热过程进行研究。首先对有/无圆柱阵列的微燃烧器壁温特性和燃烧特性进行对比分析,通过对比不同进气速度、当量比、壁面热导率和通道间隙高度下两种燃烧器的壁温特性及其火焰驻定特性和稳燃当量比范围,得到了圆柱阵列强化气壁间的换热效果以及其对燃烧器性能的影响。研究结果表明:（1）在进气速度4m/s下,圆柱阵列能提高壁温74K,提高了壁面有效辐射量9.24W,提升幅度达34.55%,且随着进气速度增加,壁温提升更加明显;同时,圆柱阵列提高了燃烧器后半部的壁温,使得外壁面高低最大温差减小,提升了壁温均匀性。（2）圆柱阵列能够促进反应速度加快,使得火焰驻定性优于常规空通道燃烧器,在进气速度4m/s6m/s范围内,圆柱强化换热燃烧器的火焰位移了4.3mm,远低于常规空通道燃烧器的9.1mm;（3）由于圆柱强化换热燃烧器中的火焰在极端当量比情况下向下游位移,导致火焰与圆柱阵列直接接触,使得燃烧温度降低,造成圆柱强化换热燃烧器的稳燃当量比范围缩小至0.5～4.5,略窄于常规空通道燃烧器的0.4～6.0。其次对不同圆柱阵列结构的微燃烧器的壁温特性和燃烧特性进行分析,通过对比不同的圆柱阵列长度、圆柱布置方式以及圆柱直径对强化换热以及燃烧稳定性的影响,进一步优化圆柱阵列。研究结果表明:（1）减小圆柱阵列长度至10mm后,圆柱强化换热燃烧器的稳燃当量比范围被拓宽至0.3～5.5,圆柱阵列对火焰稳定性的负面影响基本消除,与此同时壁温均匀性得到了大幅改善,但壁面的有效辐射量因此减少了1.59W。（2）相较于顺列布置的圆柱阵列,错列布置圆柱阵列更有利于热辐射壁温的提高,且对燃烧器内的气流流动阻力影响相差不大。（3）圆柱直径的减小不仅增加了换热面积,同时强化了气流扰动,使其强化换热效果更为显著。在进气速度4m/s时,圆柱直径D=0.5mm燃烧器壁温较D=1mm燃烧器提高了21.3K,其尾部气壁温差仅53.7K,较后者减少了80.6K。

关键词：微TPV 强化换热圆柱阵列壁温特性稳燃特性

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超临界变压运行垂直上升内螺纹管壁温特性

热力发电 1997年第5期26卷 9-13页

作者：郑建学陈听宽陈学俊罗毓珊毕勤成吴履琛王晓为西安交通大学西安710049 哈尔滨锅炉厂哈尔滨150040

本文在13．0MPa～27．0MPa的宽广压力范围内，对d28×6mm的12Cr1MoV垂直上升四头内螺纹管的壁温特性进行了试验研究，试验在国产600MW超临界锅炉水冷壁变压运行参数范围内进行，着重研究管壁温度随压力、质量流速、热负荷和工质烂的变... 详细信息

本文在13．0MPa～27．0MPa的宽广压力范围内，对d28×6mm的12Cr1MoV垂直上升四头内螺纹管的壁温特性进行了试验研究，试验在国产600MW超临界锅炉水冷壁变压运行参数范围内进行，着重研究管壁温度随压力、质量流速、热负荷和工质烂的变化规律，为超临界变压运行锅炉的设计和运行提供了可靠的数据。

关键词：超临界压力锅炉变压运行内螺纹管壁温特性