超超臨界鍋爐受熱面管失效概率與溫度場(chǎng)數(shù)值模擬研究.pdf

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

2、各因素進(jìn)行了分析。通過(guò)建立水冷壁、過(guò)熱器、再熱器的失效模型，對(duì)失效模型構(gòu)造相對(duì)應(yīng)的判斷矩陣進(jìn)而求出各失效因素的權(quán)重，得出了不同類型受熱面的失效因素相對(duì)重要性，為后續(xù)有針對(duì)性的研究受熱面失效原因提供依據(jù)。
　　對(duì)于爐膛燃燒模擬，通過(guò)對(duì)爐膛1:1實(shí)體建模計(jì)算與分析，詳細(xì)探討了進(jìn)煤量、過(guò)量空氣、煤粉細(xì)度、煤種及工況變化對(duì)燃燒的影響作用，結(jié)果表明：在二次風(fēng)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(shì)，進(jìn)煤量的調(diào)整僅僅使

3、各個(gè)部分的溫度改變，對(duì)切圓形態(tài)影響不大，11kg/s進(jìn)煤量燃燒效果最好。進(jìn)煤量一定的情況下，爐膛溫度和峰值溫度隨著過(guò)量空氣量的增加先升高而后降低，在過(guò)量空氣系數(shù)為1.15時(shí)煤粉燃燒較為充分。煤粉越細(xì)進(jìn)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(shí)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(fù)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(qiáng)度較大。
　　本文采用解析計(jì)算與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法考察了不同高度下?tīng)t膛水冷壁的溫度分布、應(yīng)力分布，并且找出了水冷壁的危險(xiǎn)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(shì)，在高度為38m處達(dá)到最高值。管壁截面最高溫度出現(xiàn)在向火側(cè)最高點(diǎn)處，最大應(yīng)力位置為背火側(cè)管壁與鰭片接觸面，水冷壁危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)樯舷氯紵髦虚g部位。
　　對(duì)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(jìn)口的煙氣溫度和速度邊界，將下?tīng)t膛煙氣組分通過(guò)運(yùn)輸方程傳遞上去，在此基礎(chǔ)上對(duì)管屏區(qū)進(jìn)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(dòng)情況并且與電廠實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明：一級(jí)過(guò)熱器與三級(jí)過(guò)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(dòng)幅度由爐膛中心向爐膛兩側(cè)逐漸減小，爐膛中心處波動(dòng)最大。從二級(jí)再熱器以上開始，高溫區(qū)由爐膛中心向爐膛兩側(cè)擴(kuò)展，并且工況越低擴(kuò)展越迅速，擴(kuò)展的距離越長(zhǎng)。溫度波動(dòng)大的