超超臨界鍋爐受熱面管失效概率與溫度場數(shù)值模擬研究.pdf

1、超超臨界機組通過提高蒸汽參數(shù)來提高燃煤機組的發(fā)電效率，有效降低供電煤耗，實現(xiàn)節(jié)能與低污染排放，得到快速的發(fā)展。然而裝機機組逐年增大，管道運行工況一再惡化，使得管道爆管事故時有發(fā)生，給電廠正常運行帶來極大的經(jīng)濟損失。針對大型機組，僅用原有的熱偏差及壁溫計算方法已不適用。鑒于此，本文采用數(shù)值模擬和實驗相結(jié)合的分析方法對超超臨界機組下爐膛燃燒情況及上爐膛受熱面溫度分布進行研究。
　　本文運用層次分析法對超超臨界鍋爐的失效模式及導致失效的

2、各因素進行了分析。通過建立水冷壁、過熱器、再熱器的失效模型，對失效模型構造相對應的判斷矩陣進而求出各失效因素的權重，得出了不同類型受熱面的失效因素相對重要性，為后續(xù)有針對性的研究受熱面失效原因提供依據(jù)。
　　對于爐膛燃燒模擬，通過對爐膛1:1實體建模計算與分析，詳細探討了進煤量、過量空氣、煤粉細度、煤種及工況變化對燃燒的影響作用，結(jié)果表明：在二次風一定的情況下，爐膛整體溫度隨著煤量的增加溫度呈先升高后降低的趨勢，進煤量的調(diào)整僅僅使

3、各個部分的溫度改變，對切圓形態(tài)影響不大，11kg/s進煤量燃燒效果最好。進煤量一定的情況下，爐膛溫度和峰值溫度隨著過量空氣量的增加先升高而后降低，在過量空氣系數(shù)為1.15時煤粉燃燒較為充分。煤粉越細進行燃燒的表面積越大，煤粉本身的熱阻越小，加熱煤粉至著火溫度所需要的時間越短，燃燒越完全，可以在爐膛較低位置開始很劇烈的燃燒并形成較高的爐膛溫度。低位發(fā)熱量高與揮發(fā)分含量高的煤種形成的爐膛整體溫度較高。高負荷工況下的燃盡區(qū)發(fā)熱多，爐膛出口溫度

4、較高，輻射強度較大。
　　本文采用解析計算與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法考察了不同高度下爐膛水冷壁的溫度分布、應力分布，并且找出了水冷壁的危險區(qū)域。結(jié)果表明：水冷壁的截面最高溫度在向火側(cè)鰭片端部位置，其溫度分布隨著爐膛高度的增加呈先升高后降低的趨勢，在高度為38m處達到最高值。管壁截面最高溫度出現(xiàn)在向火側(cè)最高點處，最大應力位置為背火側(cè)管壁與鰭片接觸面，水冷壁危險區(qū)域為上下燃燒器中間部位。
　　對于上爐膛受熱面模擬，本文基于燃燒模擬得

5、到受熱面所處的管屏區(qū)進口的煙氣溫度和速度邊界，將下爐膛煙氣組分通過運輸方程傳遞上去，在此基礎上對管屏區(qū)進行流固共軛傳熱分析，得到各工況下管道外壁溫度分布及波動情況并且與電廠實測數(shù)據(jù)進行了驗證。結(jié)果表明：一級過熱器與三級過熱器類似，高溫區(qū)出現(xiàn)爐膛中心處，變工況情況下管外壁溫度的波動幅度由爐膛中心向爐膛兩側(cè)逐漸減小，爐膛中心處波動最大。從二級再熱器以上開始，高溫區(qū)由爐膛中心向爐膛兩側(cè)擴展，并且工況越低擴展越迅速，擴展的距離越長。溫度波動大的