平行管束超临界工质流动不均匀性研究
发布时间：2021-10-21 18:55
在超临界循环流化床锅炉中,过热器和再热器中的工质处于超临界状态,在临界点处,工质的物性参数尤其是比热容会发生剧烈变化,这对管内工质的流动造成很大影响,严重时会导致管壁超温甚至爆管。为了研究超临界工质在悬吊屏内的流动不均匀性变化规律,基于流体模化理论,采用R-134a为工质替代水,搭建超临界工质平行管束试验系统。利用纯气流试验和颗粒试验进行试验,对试验原理和试验系统进行验证。通过改变工质参数、循环流化床参数和管道进出口结构,得到工质在平行管束内的流动不均匀性。主要研究内容和结果如下:（1）超临界工质在平行管束内的流动不均匀性主要受管内工质与管壁换热、管外壁与炉膛气固相换热和管内压降三个因素的影响,对两侧管道的影响较大;（2）管内工质参数的变化主要影响了管内工质与管壁的换热。工质入口温度的增加,使工质的流动不均匀性降低;当工质压力大于临界压力时,入口压力的增加对工质流动不均匀性的影响较小;工质质量流率的增加,导致了管内流动不均匀性的增加。（3）循环流化床运行参数的变化主要改变了炉膛颗粒浓度,影响管外壁与气固相的换热。炉膛颗粒浓度增加,工质的流动不均匀性增加;在保证固体颗粒浓度一定时,截面风...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
Lagisza电厂锅炉结构图
浙江大学硕士学位论文1绪论9图1.3白马600MW循环流化床锅炉的三维图白马600MW超临界循环流化床锅炉设计煤种为高灰高硫低热值贫煤，其中灰分达到43.82%，硫分高达3.3%，这对于整个锅炉的设计运行提出了较高的要求和挑战。经过一年多的商业运行，白马600MW超临界循环流化床锅炉通过测试，测试结果达到预期，如表1.7所示[20]。其中运行床温与设计一致，过热蒸汽参数等也都达到设计要求，SO2和NO2等污染物的排放也远低于设计值，这标志着我国已全面掌握超临界循环流化床锅炉技术。表1.7白马600MW超临界循环流化床锅炉性能测试结果主要参数设计值测试值主要参数设计值测试值机组负荷/MW600620.05排烟温度/℃128141.47过热蒸汽压力/MPa25.3924.64锅炉效率/%91.0191.52过热蒸汽温度/℃571570.02SO2/（mg·m-3）＜380192.04蒸发量/（t·h-1）1819.11823.01钙硫摩尔比2.12.07再热蒸汽压力/MPa4.1493.98脱硫效率/%96.797.12再热蒸汽温度/℃569567.64NO2/（mg·m-3）＜160111.94减温水总量/（t·h-1）142109.2粉尘/（mg·m-3）＜309.34床温/℃890890除尘效率/%99.95
浙江大学硕士学位论文1绪论12图1.4临界点处水的物性参数变化图[31]由于水的临界温度和临界压力为374℃和22.1MPa，在商业锅炉中进行测量或者在实验室条件下以水为工质进行实验是十分困难的。目前国内有西安交通大学能够开展以水为工质的超临界流动换热特性实验研究。在此基础上，西安交通大学展开了许多关于超临界工质流动换热的研究。唐人虎等人[32]在压力9~28MPa，质量流速600~1200kg/(m2s)，内壁热负荷200~500kW/m2的工况范围内，研究了倾斜上升内螺纹管（倾角=19.5o）中水的传热特性。结果表明超临界压力区的传热要好于近临界压力区。在超临界压力区，螺纹管内流体传热可能被强化也可能被恶化。王为术等人[33]在压力23~28MPa，质量流速600~1200kg/(m2s)，平均内壁热流密度300~600kW/m2，研究了不锈钢倾斜上升光管内水的传热特性及管壁温分布。结果表明，倾斜管壁温及传热系数沿周向分布不均匀，提高质量流速可减小不均匀性,压力对拟临界焓值区的传热特性和不均匀性影响较明显。孙丹等人[34]在压力为13~24MPa，质量流速为400~1500kg/（m2s）的条件下，对垂直上升光管内临界压力区水的传热特性进行了试验研究。结果表明，临界压力区的超临界部分内,压力越接近临界压力,传热恶化越剧烈。黄凡等人[35]在针对600MW超临界循环流化床锅炉水冷壁管在低质量流速条件下的水动力特性,进行了垂直并联内螺纹管内两相流不稳定性的试验研究,得到了不同条件下的水动力特性曲线。
【参考文献】：
期刊论文
[1]论循环流化床锅炉技术现状及发展前景[J]. 柏延枢. 中国设备工程. 2019(17)
[2]东方660 MW高效超超临界CFB锅炉的设计[J]. 聂立,巩李明,邓启刚,薛大勇,鲁佳易,苏虎,唐勇,霍锁善. 电站系统工程. 2019(04)
[3]大容量循环流化床锅炉技术发展应用现状[J]. 黄中,杨娟,车得福. 热力发电. 2019(06)
[4]超临界CFB锅炉启动系统选型分析研究[J]. 刘广林,谭青. 应用能源技术. 2017(08)
[5]超超临界循环流化床锅炉炉型及关键技术研究[J]. 辛胜伟,韩平,聂立,张彦军,肖峰. 电站系统工程. 2017(04)
[6]超(超)临界循环流化床锅炉技术的发展[J]. 蔡润夏,吕俊复,凌文,杨海瑞,张缦,岳光溪. 中国电力. 2016(12)
[7]600MW超临界循环流化床锅炉关键问题研究[J]. 程乐鸣,许霖杰,夏云飞,王勤辉,骆仲泱,倪明江,岑可法,聂立,周棋,苏虎. 中国电机工程学报. 2015(21)
[8]卧式螺旋管临界热流密度的流体模化[J]. 谭鲁志,韩吉田,陈常念,孔令健,冀翠莲,逯国强. 山东大学学报(工学版). 2013(03)
[9]大型循环流化床锅炉外置换热器运行特性分析[J]. 张缦,吴海波,孙运凯,吕清刚. 中国电机工程学报. 2012(14)
[10]近临界压力区临界热流密度的流体模化[J]. 王美霞,韩吉田,邵莉. 中国电机工程学报. 2011(20)
博士论文
[1]超/超临界循环流化床锅炉数值模拟研究[D]. 许霖杰.浙江大学 2017
[2]600MW循环流化床锅炉炉膛气固流动和受热面传热的研究[D]. 周星龙.浙江大学 2012
本文编号：3449543
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
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Lagisza电厂锅炉结构图
浙江大学硕士学位论文1绪论9图1.3白马600MW循环流化床锅炉的三维图白马600MW超临界循环流化床锅炉设计煤种为高灰高硫低热值贫煤，其中灰分达到43.82%，硫分高达3.3%，这对于整个锅炉的设计运行提出了较高的要求和挑战。经过一年多的商业运行，白马600MW超临界循环流化床锅炉通过测试，测试结果达到预期，如表1.7所示[20]。其中运行床温与设计一致，过热蒸汽参数等也都达到设计要求，SO2和NO2等污染物的排放也远低于设计值，这标志着我国已全面掌握超临界循环流化床锅炉技术。表1.7白马600MW超临界循环流化床锅炉性能测试结果主要参数设计值测试值主要参数设计值测试值机组负荷/MW600620.05排烟温度/℃128141.47过热蒸汽压力/MPa25.3924.64锅炉效率/%91.0191.52过热蒸汽温度/℃571570.02SO2/（mg·m-3）＜380192.04蒸发量/（t·h-1）1819.11823.01钙硫摩尔比2.12.07再热蒸汽压力/MPa4.1493.98脱硫效率/%96.797.12再热蒸汽温度/℃569567.64NO2/（mg·m-3）＜160111.94减温水总量/（t·h-1）142109.2粉尘/（mg·m-3）＜309.34床温/℃890890除尘效率/%99.95
浙江大学硕士学位论文1绪论12图1.4临界点处水的物性参数变化图[31]由于水的临界温度和临界压力为374℃和22.1MPa，在商业锅炉中进行测量或者在实验室条件下以水为工质进行实验是十分困难的。目前国内有西安交通大学能够开展以水为工质的超临界流动换热特性实验研究。在此基础上，西安交通大学展开了许多关于超临界工质流动换热的研究。唐人虎等人[32]在压力9~28MPa，质量流速600~1200kg/(m2s)，内壁热负荷200~500kW/m2的工况范围内，研究了倾斜上升内螺纹管（倾角=19.5o）中水的传热特性。结果表明超临界压力区的传热要好于近临界压力区。在超临界压力区，螺纹管内流体传热可能被强化也可能被恶化。王为术等人[33]在压力23~28MPa，质量流速600~1200kg/(m2s)，平均内壁热流密度300~600kW/m2，研究了不锈钢倾斜上升光管内水的传热特性及管壁温分布。结果表明，倾斜管壁温及传热系数沿周向分布不均匀，提高质量流速可减小不均匀性,压力对拟临界焓值区的传热特性和不均匀性影响较明显。孙丹等人[34]在压力为13~24MPa，质量流速为400~1500kg/（m2s）的条件下，对垂直上升光管内临界压力区水的传热特性进行了试验研究。结果表明，临界压力区的超临界部分内,压力越接近临界压力,传热恶化越剧烈。黄凡等人[35]在针对600MW超临界循环流化床锅炉水冷壁管在低质量流速条件下的水动力特性,进行了垂直并联内螺纹管内两相流不稳定性的试验研究,得到了不同条件下的水动力特性曲线。
【参考文献】：
期刊论文
[1]论循环流化床锅炉技术现状及发展前景[J]. 柏延枢. 中国设备工程. 2019(17)
[2]东方660 MW高效超超临界CFB锅炉的设计[J]. 聂立,巩李明,邓启刚,薛大勇,鲁佳易,苏虎,唐勇,霍锁善. 电站系统工程. 2019(04)
[3]大容量循环流化床锅炉技术发展应用现状[J]. 黄中,杨娟,车得福. 热力发电. 2019(06)
[4]超临界CFB锅炉启动系统选型分析研究[J]. 刘广林,谭青. 应用能源技术. 2017(08)
[5]超超临界循环流化床锅炉炉型及关键技术研究[J]. 辛胜伟,韩平,聂立,张彦军,肖峰. 电站系统工程. 2017(04)
[6]超(超)临界循环流化床锅炉技术的发展[J]. 蔡润夏,吕俊复,凌文,杨海瑞,张缦,岳光溪. 中国电力. 2016(12)
[7]600MW超临界循环流化床锅炉关键问题研究[J]. 程乐鸣,许霖杰,夏云飞,王勤辉,骆仲泱,倪明江,岑可法,聂立,周棋,苏虎. 中国电机工程学报. 2015(21)
[8]卧式螺旋管临界热流密度的流体模化[J]. 谭鲁志,韩吉田,陈常念,孔令健,冀翠莲,逯国强. 山东大学学报(工学版). 2013(03)
[9]大型循环流化床锅炉外置换热器运行特性分析[J]. 张缦,吴海波,孙运凯,吕清刚. 中国电机工程学报. 2012(14)
[10]近临界压力区临界热流密度的流体模化[J]. 王美霞,韩吉田,邵莉. 中国电机工程学报. 2011(20)
博士论文
[1]超/超临界循环流化床锅炉数值模拟研究[D]. 许霖杰.浙江大学 2017
[2]600MW循环流化床锅炉炉膛气固流动和受热面传热的研究[D]. 周星龙.浙江大学 2012
本文编号：3449543
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