基于燃燒在線檢測(cè)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(nèi)傳熱之間分布參數(shù)模型，對(duì)鍋爐的高效運(yùn)行有重要意義。由于長(zhǎng)期以來缺乏對(duì)燃燒有效的實(shí)時(shí)檢測(cè)以及對(duì)超臨界機(jī)組在變壓運(yùn)行時(shí)鍋內(nèi)工質(zhì)物性變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)，使得這種分布參數(shù)模型很難建立。本文利用爐內(nèi)溫度場(chǎng)信息，對(duì)不同爐型的直流鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行分布參數(shù)建模；結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和仿真結(jié)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(zhì)量含汽率分布；應(yīng)用模型的計(jì)算結(jié)果分析了水冷壁事故的原因，提出了相應(yīng)的防范措施。

2、
　　本文對(duì)蒸發(fā)系統(tǒng)采用模塊化建模方法。針對(duì)煙氣側(cè)采用燃燒在線檢測(cè)系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)爐內(nèi)三維溫度場(chǎng)計(jì)算水冷壁熱流分布；在管壁側(cè)采用以內(nèi)壁溫度作為集總參數(shù)結(jié)合能反應(yīng)管外壁溫度的二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型；對(duì)于汽水側(cè)應(yīng)用水和水蒸汽熱力性質(zhì)計(jì)算的簡(jiǎn)化公式，同時(shí)加入導(dǎo)熱系數(shù)和黏度系數(shù)改進(jìn)模型。
　　將蒸發(fā)系統(tǒng)分布參數(shù)模型優(yōu)化后應(yīng)用到某亞臨界雙爐膛直流鍋爐進(jìn)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(zhì)量含汽率的分布特性，分析了水冷壁的水動(dòng)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(zhì)量含汽率的變化呈現(xiàn)出“W”型分布，采用低質(zhì)量流速內(nèi)螺紋管使得水冷壁具有正流量響應(yīng)特性。
　　針對(duì)超臨界螺旋管圈水冷壁模型，將爐內(nèi)垂直方向的煙氣網(wǎng)格轉(zhuǎn)化成鍋內(nèi)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(shí)還注意到超臨界條件下最大對(duì)流換熱系數(shù)出現(xiàn)在擬臨界點(diǎn)，且隨著壓力的增大，工質(zhì)

4、大比熱特性減弱，最大對(duì)流換熱系數(shù)會(huì)降低。另外，水動(dòng)力特性表明螺旋管圈水冷壁表現(xiàn)出明顯的負(fù)流量響應(yīng)特性。
　　分析了W型火焰鍋爐的結(jié)構(gòu)和燃燒特點(diǎn)。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(fēng)噴口位置的影響，前墻存在三個(gè)高熱流區(qū)；其壁溫分布隨著負(fù)荷的增加最大高溫區(qū)有下移趨勢(shì)，且W型爐前墻冷灰斗處同一寬度方向溫差較大，會(huì)對(duì)前墻冷灰斗中間水冷壁形成左、右相反方向的應(yīng)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(nèi)壁換熱系數(shù)的最高點(diǎn)與區(qū)段熱負(fù)荷的最高區(qū)的重合，且隨著負(fù)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(shì)。在此基礎(chǔ)上，利用爐膛三維燃燒檢測(cè)系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)檢測(cè)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(jié)合爐內(nèi)燃燒、鍋內(nèi)換熱以及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)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(cè)燃燒信息與鍋側(cè)熱力系統(tǒng)結(jié)合起來，所建立的模型能準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)鍋爐運(yùn)行的安全性和可靠性，在揭示受熱面的熱