论文题目: 超临界循环流化床锅炉水冷壁热负荷及水动力研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 动力工程及工程热物理
作者: 吕俊复
导师: 岳光溪
关键词: 超临界,循环流化床,传热,水动力
文献来源: 清华大学
发表年度: 2005
论文摘要: 超临界循环流化床锅炉具有超临界蒸汽循环发电效率高以及循环流化床低成本洁净燃烧的综合优势,受到人们的重视。本文提出了26.17MPa、604oC、一次再热800MWe 超临界燃煤循环流化床锅炉基本方案:单炉膛双裤衩腿结构,采用无中间混合的设置节流管圈的一次垂直上升光滑管膜式水冷壁,选用成本相对较低的管壁较厚光滑管,使水冷壁质量流速相对较高,B-MCR 负荷下为1428kg/(m~2-s),可保证各种负荷下的安全性并提高防磨性能。采用6 个高温绝热旋风分离器、冷却式机械分配阀、换热床,以及带循环泵的内置式启动系统,锅炉在40~91%T-MCR 为滑压运行;40%T-MCR 以下为定压运行。NOX 排放浓度不大于200mg/Nm3,石灰石炉内脱硫效率>90%,CO 排放浓度不大于100mg/Nm3。B-MCR 下锅炉效率为93.12%。为研究水冷壁水动力,根据导热式热流计实验测量结果,建立了基于局部物料悬浮浓度的半经验换热模型,并考虑了受热面结构的影响。与测量结果的比较表明该模型具有较高的准确度。构造了固体物料悬浮浓度分布经验型三维模型,根据部分实际测量结果获得了模型参数,其中的循环流率以改进的一维流动物料平衡模型计算。该模型预测结果具有较好的精度。基于有限元传热分析,对截面积分别为3m×6m,5m×10m,7m×14m 等实际循环流化床锅炉上进行水冷壁换热系数分布测量,以检验传热模型,比较表明传热模型预测值与有限元测量结果比较吻合,几乎所有的点均在5%误差范围内。并改进了鼓泡床埋管传热模型用于流化床换热器的传热计算,与实际运行的换热床受热面进行比较,预测结果与实际运行结果的相对误差在7%之内,表明模型的可靠性。建立循环流化床锅炉水冷壁在超临界和亚临界区域的工质流动和传热模型。对不考虑集箱效应、考虑集箱效应以及调整节流管圈三种情况,分别计算了6 个负荷下的水冷壁水动力。设置节流管圈并考虑集箱效应条件下的计算结果表明,角部管子出口的工质温度、内外壁温以及鳍片中心温度最高,60%T-MCR 下温度偏差最大;流量偏差在B-MCR 下最大,炉墙中心管子的工质流量最小;各种负荷下,管外壁和鳍片中心最高温度低于水冷壁的材料SA-213T11 的最大许用温度为100oC以上。
论文目录:
摘要
Abstract
主要符号对照表
第一章 课题背景
1.1 我国的能源结构
1.2 提高蒸汽参数,提高发电效率
1.2.1 超临界参数的优势
1.2.2 超临界技术的参数选择
1.2.3 中国的超临界机组运行实践
1.3 循环流化床燃烧技术
1.4 本文的主要内容
第二章 800MWe 超临界循环流化床锅炉方案研究
2.1 超临界循环流化床锅炉研究现状
2.1.1 FW 的超临界CFB
2.1.2 Stein 的超临界CFB
2.1.3 ABB 的超临界CFB
2.1.4 清华大学的超临界CFB
2.1.5 浙江大学提出的超临界CFB
2.2 800MWe 超临界CFB 基本方案研究
2.2.1 设计参数分析
2.2.2 整体布置
2.2.3 炉膛
2.2.4 分离器/回料阀
2.2.5 换热床及过热器、再热器
2.2.6 省煤器和空气预热器
2.2.9 锅炉启动系统
2.3 整体性能分析
2.3.1 锅炉性能
2.3.2 环保性能
2.4 机组经济性分析
2.5 本章小结
第三章 循环流化床水冷壁换热及换热床传热研究
3.1 循环流化床炉膛传热模型
3.1.1 已有循环流化床炉膛传热研究
3.1.2 循环流化床燃烧室换热模型
3.2 固体物料悬浮浓度分布模型
3.2.1 固体物料悬浮浓度分布分析
3.2.2 固体物料悬浮浓度分布测试结果
3.2.3 固体物料悬浮浓度分布模型参数及模型预测分析
3.3 循环流化床炉膛床向水冷壁的换热系数分布的测量
3.3.1 热流分布测量的有限元方法
3.3.2 有限元方法测量热流分布的实现
3.3.3 热流分布有限元测量结果
3.3.4 传热模型的预测检验
3.4 物料平衡与循环流率
3.4.1 模型概述
3.4.2 整体流动模型
3.4.3 物料颗粒的磨耗模型
3.4.4 密相区流化床内的颗粒分层模型
3.4.5 物料平衡模型计算结果比较
3.5 换热床传热分析
3.5 本章小结
第四章 800MWe 循环流化床锅炉水冷壁水动力研究
4.1 超临界条件下水冷壁工质换热特点
4.2 超临界压力下水冷壁内低质量流速的工质流动模型
4.2.1 模型思路
4.2.2 工质在管内流动的放热系数计算
4.2.3 压降计算
4.2.4 管壁温度计算
4.3 计算结果分析与讨论
4.3.1 计算条件分析
4.3.2 工质温度沿管长的变化
4.3.3 各管质量流量、流速和管内工质换热系数
4.3.4 内外壁温度分布
4.3.5 压降沿管长的变化规律
4.3.6 热流密度的变化规律
4.3.7 低负荷安全性分析
4.4 本章小结
第五章 800MWe 循环流化床锅炉整体性能研究
5.1 物料循环系统的部分负荷性能分析
5.2 部分负荷下锅炉整体性能分析
5.2.1 B-MCR 下的性能
5.2.2 操作参数与负荷的关系
5.2.3 物料悬浮浓度与负荷的关系
5.2.4 烟气参数与负荷的关系
5.3 本章小结
第六章 全文总结和研究展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢与声明
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
发布时间: 2005-11-16
参考文献
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- [2].循环流化床热电气多联产试验及理论研究[D]. 刘耀鑫.浙江大学2005
- [3].循环流化床多联供系统试验研究[D]. 范晓旭.中国科学院研究生院（工程热物理研究所）2007
- [4].内循环流化床气固流动数值模拟与试验研究[D]. 田凤国.上海交通大学2007
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- [6].大型循环流化床机组节能优化运行技术研究[D]. 孟磊.华北电力大学2013
- [7].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
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- [9].循环流化床锅炉选择性排渣冷却系统研究[D]. 曾兵.重庆大学2012
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