700℃超超臨界鍋爐的參數(shù)設計與過程特性研究.pdf

1、36MPa/700℃/720℃超超臨界機組的熱效率可達到50％以上，供電煤耗可降低到250g/(kW·h)，是火電機組的發(fā)展目標。由于蒸汽參數(shù)提高幅度較大，鍋爐汽水系統(tǒng)中工質的熱物理特性發(fā)生巨大變化，故而不能照搬現(xiàn)役機組的設計技術。本論文根據(jù)熱力學和傳熱學理論，在研究600℃超超臨界鍋爐汽水系統(tǒng)參數(shù)和運行實際問題的基礎上，研究了700℃超超臨界鍋爐設計的幾個新問題。主要內容包括:
　　1)研究了水冷壁參數(shù)設計和中間點溫度設計以及傳

2、熱惡化計算方法。對4個變負荷工況和3個變煤質工況下的水冷壁熱負荷分布以及傳熱特性進行了計算分析。結果表明，在額定負荷時，700℃級超超臨界鍋爐水冷壁出口工質溫度的設計值應為450℃～460℃，選材為T92鋼管，僅需布置一段水冷壁。在本文設計參數(shù)下，水冷壁管內工質在57％負荷左右處于臨界壓力區(qū)，仍有較高的安全裕度;但煤質變化對水冷壁出口工質比焓的變化影響增大。由于壓力提高10MPa，工質熱物性的變化較大，水冷壁對熱偏差更為敏感，需要精確控

3、制水冷壁熱負荷和熱偏差。
　　2)對700℃超超臨界鍋爐過熱器和再熱器系統(tǒng)進行了2種方案（無煙氣再循環(huán)和有煙氣再循環(huán)）的設計和計算;分析了爐膛設計計算方法中的若干重要問題;根據(jù)工質熱物理特性，對過熱器和再熱器受熱面的傳熱特性進行了機理分析。結果表明，700℃超超臨界鍋爐的參數(shù)提高后，高溫過熱器和高溫再熱器的傳熱系數(shù)有所提高，但傳熱溫差降低使傳熱量減少;采用煙氣再循環(huán)調節(jié)汽溫時，有較好的調節(jié)效果，但受熱面的傳熱溫差降低，需要增加過熱

4、器和再熱器受熱面。
　　3)研究了低氧燃燒高效爐型的技術方案，針對大型鍋爐單只燃燒器燃燒熱負荷不均勻導致的爐內熱偏差擴大、單個燃燒器燃燒不穩(wěn)定、燃燒效率下降、局部NOx生成量較大等問題進行了理論分析。
　　4)為便于分析煤質變化對700℃超超臨界鍋爐運行特性的影響，基于燃燒學理論與現(xiàn)代研究的新成果，研究了國內電廠燃用的176個動力煤的著火特性、穩(wěn)燃特性和燃盡特性的宏觀規(guī)律，建立了煤粉的著火溫度和著火熱計算模型。
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5、)提出了幾個新方法:垂直管屏水冷壁進口處安裝的新型子午線形節(jié)流圈技術，可解決現(xiàn)用節(jié)流圈容易沉積氧化鐵而致堵管的問題，并降低節(jié)流圈的阻力損失;超臨界壓力下水冷壁傳熱惡化的函數(shù)化計算新方法;解決全負荷變壓運行過程中蒸發(fā)吸熱量與過熱吸熱量不平衡，防止屏式過熱器低負荷超溫的方法;通過輸粉管煤粉流量調平和二次風優(yōu)化分配，實現(xiàn)大型煤粉鍋爐低氧高效燃燒、低NOx排放以及低熱偏差的新思路;用煤粉的著火溫度和著火熱模型分辨煤質易燃性與穩(wěn)燃性的函數(shù)分析新方