基于燃燒在線檢測的超臨界直流鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)分布參數(shù)建模研究.pdf

1、隨著超臨界鍋爐容量的增大，探尋爐膛燃燒和鍋內傳熱之間分布參數(shù)模型，對鍋爐的高效運行有重要意義。由于長期以來缺乏對燃燒有效的實時檢測以及對超臨界機組在變壓運行時鍋內工質物性變化規(guī)律的認識，使得這種分布參數(shù)模型很難建立。本文利用爐內溫度場信息，對不同爐型的直流鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)進行分布參數(shù)建模；結合現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)和仿真結果分析了蒸發(fā)系統(tǒng)的受熱情況，給出了壁面熱流、壁溫和質量含汽率分布；應用模型的計算結果分析了水冷壁事故的原因，提出了相應的防范措施。

2、
　　本文對蒸發(fā)系統(tǒng)采用模塊化建模方法。針對煙氣側采用燃燒在線檢測系統(tǒng)提供的實時爐內三維溫度場計算水冷壁熱流分布；在管壁側采用以內壁溫度作為集總參數(shù)結合能反應管外壁溫度的二維穩(wěn)態(tài)導熱模型；對于汽水側應用水和水蒸汽熱力性質計算的簡化公式，同時加入導熱系數(shù)和黏度系數(shù)改進模型。
　　將蒸發(fā)系統(tǒng)分布參數(shù)模型優(yōu)化后應用到某亞臨界雙爐膛直流鍋爐進行仿真研究。獲得了典型工況下雙爐膛直流爐四面墻的熱力參數(shù)分布特性，以及前墻在不同工況下的壁面

3、熱流、壁溫以及質量含汽率的分布特性，分析了水冷壁的水動力特性。雙爐膛直流爐的熱流和壁溫分布均呈現(xiàn)單峰特性，質量含汽率的變化呈現(xiàn)出“W”型分布，采用低質量流速內螺紋管使得水冷壁具有正流量響應特性。
　　針對超臨界螺旋管圈水冷壁模型，將爐內垂直方向的煙氣網(wǎng)格轉化成鍋內螺旋方向的壁面網(wǎng)格。研究發(fā)現(xiàn)在臨界含汽率附近，螺旋管圈水冷壁的熱流分布比垂直管圈顯得更合理。同時還注意到超臨界條件下最大對流換熱系數(shù)出現(xiàn)在擬臨界點，且隨著壓力的增大，工質

4、大比熱特性減弱，最大對流換熱系數(shù)會降低。另外，水動力特性表明螺旋管圈水冷壁表現(xiàn)出明顯的負流量響應特性。
　　分析了W型火焰鍋爐的結構和燃燒特點。獲得了超臨界W型爐前墻和左墻各種工況下熱力參數(shù)的分布特性，研究表明受一、二、三次風噴口位置的影響，前墻存在三個高熱流區(qū)；其壁溫分布隨著負荷的增加最大高溫區(qū)有下移趨勢，且W型爐前墻冷灰斗處同一寬度方向溫差較大，會對前墻冷灰斗中間水冷壁形成左、右相反方向的應力作用。單根管的分析表明該爐膛在近臨

5、界區(qū)避免了管內壁換熱系數(shù)的最高點與區(qū)段熱負荷的最高區(qū)的重合，且隨著負荷的增加，最大比熱區(qū)有慢慢趨近于最大熱流密度區(qū)的趨勢。在此基礎上，利用爐膛三維燃燒檢測系統(tǒng)提供的實時檢測信息，研究了W型爐在發(fā)生事故期間水冷壁的熱力參數(shù)分布特性，結合爐內燃燒、鍋內換熱以及現(xiàn)場的實際情況分析了產(chǎn)生事故的主要原因，并提出了防止措施。
　　本文創(chuàng)新的將爐側燃燒信息與鍋側熱力系統(tǒng)結合起來，所建立的模型能準確地評價鍋爐運行的安全性和可靠性，在揭示受熱面的熱