超臨界鍋爐末級過熱器管屏三維數(shù)值分析.pdf

1、超臨界和超超臨界電站鍋爐高溫受熱面布置在高溫煙氣區(qū)，蒸汽溫度最高，經(jīng)常發(fā)生超溫或爆管事件，嚴重影響機組安全運行。本文針對常規(guī)熱偏差分析方法的不足，采用數(shù)值計算方法研究高溫受熱面的熱偏差和金屬溫度分布，及其對蒸汽側(cè)氧化膜的分布和脫落的影響，對提高高溫受熱面的安全性具有重要意義。
　　論文研究以某600MW超臨界鍋爐末級過熱器為對象，在分析熱偏差影響因素及常規(guī)熱偏差方法特點的基礎(chǔ)上，選用CFD方法計算分析單個管屏的各熱力參數(shù)及熱偏差的

2、分布。建模時，按屏的原始尺寸，在Workbench軟件環(huán)境下進行網(wǎng)格劃分，基于RNG k-ε流動模型建立了煙氣橫掠末級過熱器管屏的數(shù)值計算模型。然后在Fluent軟件平臺下完成了50％、75％和100％負荷工況下的穩(wěn)態(tài)模擬計算，并將計算結(jié)果與鍋爐熱力計算結(jié)果進行了整體比較，確定了所建模型的正確性。在此基礎(chǔ)上，利用計算數(shù)據(jù)分析了末級過熱器管屏的蒸汽溫度、金屬溫度和煙氣溫度分布，以及各管的換熱和熱偏差分布特點，由此得到同屏各管蒸汽側(cè)氧化膜的

3、生長規(guī)律。結(jié)果表明，數(shù)值計算模型比常規(guī)熱偏差分析更能準確地反映受熱面的換熱及各熱力參數(shù)分布，是分析超臨界和超超臨界鍋爐高溫受熱面安全性的一種重要方法。
　　為分析高溫受熱面蒸汽側(cè)氧化膜脫落問題，論文研究基于穩(wěn)態(tài)數(shù)值模型及其計算結(jié)果，依據(jù)過程動態(tài)特征的分析對前述數(shù)值模型煙氣側(cè)進行了適當簡化，分別計算了三種參數(shù)階躍擾動情況下同屏各管沿管長方向金屬壁溫的動態(tài)響應(yīng)，即蒸汽入口溫度擾動、煙氣入口溫度擾動和蒸汽入口流量擾動。動態(tài)計算數(shù)據(jù)反映，

4、進口蒸汽溫度擾動對管屏各管內(nèi)壁金屬溫度變化影響最大，出口蒸汽溫度變化值和內(nèi)壁金屬溫度變化值與蒸汽入口溫度變化值基本相等，各管之間存在一定差異。進口煙氣溫度擾動和進口蒸汽流量擾動對管屏各管內(nèi)壁金屬溫度變化的影響相對較小;在進口蒸汽溫度擾動時，越靠近進口處的內(nèi)壁金屬溫度變動速度越快。因此，實際運行中要結(jié)合管內(nèi)蒸汽側(cè)氧化膜的厚度分布分析各擾動下氧化膜發(fā)生脫落的可能性。
　　論文研究所得到的計算數(shù)據(jù)及各參數(shù)的分布規(guī)律為后續(xù)進一步研究同類鍋