某超临界锅炉水冷壁烟气侧氧化皮成因研究

论文摘要

我国电站锅炉向大容量、高参数发展,锅炉工质的压力、温度都进一步提高。并且锅炉水冷壁运行环境恶劣,在运行期间多会发生高温氧化起皮、腐蚀甚至爆管等事故。本文在调研中也发现,同型号的锅炉在几个电厂中出现了同样的水冷壁氧化皮的问题,因此研究超临界锅炉水冷壁氧化皮起因及解决措施有着非常重大的意义。本文针对某电厂超临界锅炉水冷壁燃烧器区域出现氧化皮的现象,宏观检查了氧化皮的形貌,并对氧化皮样品进行了取样、XRD分析。接着分析了水冷壁向火侧失效的机理,结合现场空气动力场和炉膛烟温测定实验,初步判断氧化皮为过热高温氧化所致,并提出了减小两侧墙边燃烧器出力的解决措施。为了验证上述分析是否正确,首先进行了炉膛分区段热力计算,得到了沿炉膛高度方向的各区段出口烟温和壁面辐射热负荷分布特性;在此基础上,进行了水冷壁壁温的计算,得到了壁温最高的区域,确定了水冷壁容易超温的危险区段。然后进行了BMCR工况下炉内燃烧对水冷壁超温氧影响的数值模拟分析,研究了炉内速度场、温度场、烟气成分分布、煤粉颗粒运动轨迹和壁面辐射热流密度的规律。结果表明,煤粉颗粒运动有冲刷侧墙的可能,炉膛燃烧器区域是高热负荷区,特别是该区域燃烧高温区距侧墙较近。本文研究表明:炉内燃烧热负荷过高是水冷壁高温失效的主要因素,热负荷过高易造成水冷壁管壁温度过高。合理组织炉内燃烧对水冷壁的安全运行非常重要。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 锅炉受热面管失效研究现状
• 1.3 炉膛燃烧计算研究现状
• 1.4 本文的研究内容和方法
• 2 水冷壁氧化皮成因初步分析
• 2.1 某电厂锅炉设备简介
• 2.2 锅炉氧化皮情况简介
• 2.3 水冷壁失效机理
• 2.4 现场试验分析
• 2.5 氧化皮类型初步判断及成因初步分析
• 2.6 本章小结
• 3 炉膛分区段热力计算及水冷壁壁温计算
• 3.1 炉膛分区段热力计算方法
• 3.2 分区段计算结果分析
• 3.3 水冷壁壁温计算方法
• 3.4 水冷壁壁温计算结果
• 3.5 本章小结
• 4 炉内燃烧对水冷壁过热氧化影响的模拟分析
• 4.1 数值模拟的数学模型
• 4.2 BMCR 工况炉内燃烧数值模拟
• 4.3 侧边燃烧器出力减小模拟分析
• 4.4 本章小结
• 5 全文总结及展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文目录