循环流化床机组锅炉深度调峰负荷水循环安全性分析
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第53卷第7期2022年7月
中南大学学报(自然科学版)
Journal of Central South University (Science and Technology)
V ol.53No.7
Jul.2022
循环流化床机组锅炉深度调峰负荷水循环安全性分析
聂鑫1,谢海燕2,杨冬3,刘辉1,周科1,周志培1,李宇航1,柳宏刚1
(1.西安热工研究院有限公司,陕西西安,710054;2.中国核动力研究设计院,四川成都,610213;
3.西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,陕西西安,710049)
摘要:为了提升燃煤机组深度调峰能力,针对某循环流化床(CFB)机组锅炉进行深度调峰负荷试验研究,并对锅炉水循环的安全性进行分析。
以现场测试锅炉低负荷数据为基础,建立循环流化床锅炉水循环计算模型,并对锅炉炉水循环特性相关参数进行计算,得到深度调峰负荷下锅炉循环倍率、流量分配、循环流速和水冷壁金属壁温等的分布。
研究结果表明:锅炉负荷可安全降至最大连续蒸发负荷的27%,并维持稳定运行,主蒸汽温度大于530℃,脱硝反应器进口烟温在315℃以上,炉膛负压正常,环保指标正常,各受热面温度不超限,但左、右侧床温存在偏差。
深度调峰负荷下锅炉的循环倍率均满足安全运行要求,且有足够的安全裕度;流量分布合理,循环流速均在安全范围内,金属温度能够满足材料强度和抗氧化的要求,且在正常热负荷下水冷壁管不会发生停滞现象,但若炉膛热负荷和床温进一步降低,则有可能造成循环停滞。
关键词:深度调峰;循环流化床;水动力参数;水冷壁中图分类号:TK224.2
文献标志码:A
文章编号:1672-7207(2022)07-2766-11
Safety analysis for boiler thermal-hydraulic circulation with
severe peak load regulation of a CFB unit
NIE Xin 1,XIE Haiyan 2,YANG Dong 3,LIU Hui 1,ZHOU Ke 1,ZHOU Zhipei 1,LI Yuhang 1,LIU Honggang 1
(1.Xi'an Thermal Power Research Institute Co.Ltd.,Xi'an 710054,China;
2.Nuclear Power Institute of China,Chengdu 610213,China;
3.State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering,Xi'an Jiaotong University,
Xi'an 710049,China)
Abstract:To improve the peak shaving capability,the deep peak load regulation test was carried out and the safety analysis of boiler water circulation for a circulating fluidized bed(CFB)unit was conducted.Based on the low load
收稿日期:2021−10−16;修回日期:2021−12−27
基金项目(Foundation item):国家重点研发计划项目(2017YFB0902100)(Project(2017YFB0902100)supported by the National Key
R&D Program of China)
通信作者:聂鑫,硕士,工程师,从事多相流流动传热研究;E-mail :*****************
DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.033
引用格式:聂鑫,谢海燕,杨冬,等.循环流化床机组锅炉深度调峰负荷水循环安全性分析[J].中南大学学报(自然科学版),2022,53(7):2766−2776.
Citation:NIE Xin,XIE Haiyan,YANG Dong,et al.Safety analysis for boiler thermal-hydraulic circulation with severe peak load regulation of a CFB unit[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2022,53(7):2766−
2776.
第7期聂鑫,等:循环流化床机组锅炉深度调峰负荷水循环安全性分析
test data of the boiler,the mathematical model of water circulation calculation for CFB boiler was established and the boiler water circulation related parameters were calculated.The distribution of circulation ratio,flow distribution,circulation velocity and metal temperatures of water wall were obtained under deep peak load.The results show that the boiler load can be safely reduced to27%of BMCR(boiler maximum continuous rating)and stable operation can be maintained.The main steam temperature is higher than530℃,and denitration reactor inlet flue gas temperature is above315℃.The furnace negative pressure and the environmental protection index are normal,the heat surfaces temperature is within the temperature limit,but there is deviation between the left and right bed temperature.The circulation ratio with severe load regulation can meet the requirements of boiler safe operation with enough safety margin.The rate of flow distribution is reasonable and the circulation velocity are within the safe range.The metal temperature can meet the demands of material strength and antioxidation,and stagnation phenomenon of the water wall pipe will not occur under normal heat load.However,if the furnace heat load and bed temperature continue to decrease,it may cause circulation stagnation.
Key words:severe peak load regulation;circulating fluidized bed;hydrodynamic parameters;water wall
目前,我国可再生能源发电量占比日益增大[1],但是风能、太阳能发电等的调峰能力有限,负荷变化快,给电网调峰带来严峻考验,同时也制约着新能源发电的发展[2]。
为了解决这一问题,通过我国发电量占比最大的火电机组进行调峰已然势在必行[3],而循环流化床(CFB)机组作为火电机组的重要组成部分,也必须承担起调峰任务。
循环流化床具有独特的燃烧方式,CFB锅炉具有负荷调节范围广、变负荷速率较大的特点[4],尤其是CFB锅炉在超低负荷的情况下也能稳定燃烧,燃烧效率高,氮氧化物排放量低[4−6],故CFB机组在参与深度调峰上具有较大优势。
深度挖掘CFB 同类型机组的调峰潜力,对于提高火电机组调峰能力具有重要意义。
目前,有关深度调峰的研究大部分集中在煤粉锅炉,关于循环流化床的深度调峰研究较少[7−10],而关于循环流化床锅炉深度调峰时水动力安全性的研究更少。
对于亚临界锅炉,在低负荷阶段因燃烧不均和工质分布不均,易引起较大的水冷壁温度偏差,也可能使受热较弱的管出现水循环停滞或倒流现象,导致受热管爆管。
而对于循环流化床锅炉,若布风均匀性较差,则更容易使远离火焰中心水冷壁管出现温度偏差较大或工质停滞、倒流等安全问题。
在我国现役的循环流化床机组中,总功率为330MW的机组较常见,因此,本文以某电厂330MW机组循环流化床锅炉为研究对象,通过现场试验,研究该锅炉深度调峰能力以及限制因素,并获取低负荷锅炉实际运行数据,再以实测数据为基础进行水循环安全性分析,建立以网络流动法为基础的循环流化床水动力计算模型,计算得到实测低负荷工况下的水冷壁回路流量分配、循环倍率、循环流速、金属壁温等。
1研究对象
本文以1台总功率为330MW的亚临界型循环流化床机组为研究对象,其锅炉为一次中间再热的自然循环汽包炉。
锅炉主要由炉膛、尾部对流烟道、4个高温绝热分离器、4个回料阀、6台滚筒冷渣器和1个回转式空气预热器组成。
锅炉采用单炉膛、裤衩腿形双布风板结构,燃烧室蒸发受热面采用膜式水冷壁、水冷屏及水冷翼墙结构。
采用水冷布风板和大直径钟罩式风帽,具有布风均匀、防堵塞、防结焦和便于维修等优点,炉膛内布置高温再热器、高温过热器Ⅰ和高温过热器Ⅱ。
炉膛前墙布置有8块水冷屏、2根集中下水管为其供水,每块水冷屏由1根汽水引出管将汽水混合物引至汽包。
另外,炉膛两侧墙分别布置有6面水冷翼墙,有2根集中下水管为其供水,每侧翼墙分成2个出口集箱,每个出口集箱由1根汽水引出管将汽水混合物引至汽包。
炉膛四周为全焊接膜式水冷壁。
四面水冷壁的下集箱是相互连通的,左、右侧水冷壁各有一个上集箱,前、后水冷壁有共用一个上集箱(顶棚集箱),水经集中下水管进入下集箱,然后经水冷壁引入上集箱,再由汽水引出管将汽水混合物引至汽包。
锅炉最大连续出力工况(BMCR)参数如表
2767
第53卷
中南大学学报(自然科学版)
1所示。
2深度调峰负荷试验
低负荷试验阶段主要包括测试锅炉、汽轮机
等设备运行总体情况,检查各系统运行状态是否
正常。
观测脱硝系统、受热面、送风机、一次风
机、引风机、空预器、给水泵、凝结水泵、循环
水泵、控制系统等主要性能参数,研究低负荷下
的辅机设备适应性,确保深度调峰期间辅机的安
全运行。
深度调峰目标为负荷小于额定电负荷的
30%。
低负荷试验从150MW负荷开始,并每隔
5min对监控数据进行记录,降至目标负荷以后,
稳定15~20min;如果某锅炉燃烧稳定,NO
x
排放
达标并具有进一步减负荷的潜力,再以不大于
1MW/min的速度缓慢减负荷,当确认减至目标负
荷时,稳定运行1h左右。
在试验过程中,若出现
影响锅炉安全运行的异常情况,则立即退出试验;
若床温急速下降,则果断加大投煤量和一次风量
以增加负荷、保证流化,必要时投油助燃。
降负荷过程如图1所示。
不同工况下的降负荷
试验结果见表2。
从表2可见,电负荷可安全降至约92MW,
小于额定负荷的30%。
试验期间机组主要参数均
正常。
当负荷为最大连续蒸发负荷P
BMCR
的27%
时,主蒸汽温度大于530℃,SCR进口烟温均在
315℃以上,一次风机及送、引风机运行正常,炉
膛负压波动正常,各受热面管壁不超温,平均床温为800℃,分离器入口平均烟温为711℃,环保指标正常。
由表2可以看出:在电负荷从110MW 左右降至92MW左右的过程中,锅炉左、右侧床
表1锅炉最大连续出力工况(BMCR)参数Table1The maximum continuous rating parameters
参数
过热蒸汽流量/(t·h−1)过热蒸汽出口压力/MPa
过热蒸汽出口温度/℃再热蒸汽进口压力/MPa
再热蒸汽进口温度/℃再热蒸汽流量/(t·h−1)再热蒸汽出口压力/MPa
再热蒸汽出口温度/℃省煤器进口处给水温度/℃
值
1112
17.5
540
3.86
326.3
922.8
3.68
540
280.4
图1降负荷过程中负荷及床温偏差变化情况
Fig.1Variation of load and bed temperature deviation
working during load reduction
表2不同工况下低负荷试验结果
Table2Results of the low load test at different
working conditions
参数
电负荷/MW
总给煤量/(t·h−1)
煤泥泵总流量/
(m3·h−1)
给水流量/(t·h−1)
省煤器入口给水
温度/℃
省煤器入口给水压
力/MPa
主蒸汽温度/℃
主蒸汽压力/MPa
左侧床温/℃
右侧床温/℃
SCR入口温度/℃
SCR出口NO
x
质量
浓度/(mg·m−3)
空预器入口烟温/℃
实测排烟温度/℃
空预器出口O
2
体
积分数/%
空预器出口CO体积
分数/10−6
空预器出口NO
x
实测
质量浓度/(mg·m−3)
工况
T-01
150.19
70.87
33.13
499.13
232.50
15.18
537.73
14.24
842.20
862.20
358.81
54.45
289.39
132.36
4.28
281.00
4.90
T-02
123.96
56.25
19.62
413.17
221.79
14.00
537.87
13.20
831.90
890.20
342.04
57.62
271.17
125.35
4.64
227.00
13.20
T-03
107.17
63.96
5.39
334.51
213.21
13.02
536.07
12.36
788.30
873.10
329.20
58.47
266.23
117.86
6.56
155.00
7.50
T-04
91.82
60.60
2.03
301.05
206.41
12.20
532.54
11.60
785.80
813.20
331.49
49.72
265.05
113.31
8.83
157.00
9.00
2768
第7期聂鑫,等:循环流化床机组锅炉深度调峰负荷水循环安全性分析温存在较大偏差,最大偏差达到100℃以上,这种
偏差可能引起炉膛内热负荷分布不均,导致水冷
系统产生温度偏差,存在安全隐患,须进一步计
算分析。
3水循环校核与分析
3.1循环流化床水冷壁热流密度分布
CFB炉膛内受热面热流密度的分布是影响整
个锅炉水循环的关键。
总体来说,水冷壁沿炉膛
高度方向上热流密度的分布呈现出典型的下降趋
势,但循环流化床锅炉在炉膛宽度或深度方向上
的横向热流分布与煤粉炉的相反,呈“中心低、
角部高”分布,这与循环流化床炉膛中物料浓度
有着密切关系。
吕俊复等[11−16]通过物料浓度及受热
面换热等预测模型和热态实炉试验,验证了在循
环流化床炉膛内宽度/深度方向的热流密度呈“中
心低、角部高”的分布规律,并将其应用于新的
锅炉水冷壁设计。
图2所示为330MW亚临界锅炉在各个负荷下
水冷壁热流密度沿高度方向变化情况。
在炉膛9m
高度以下为耐磨耐火材料区,该区域热流密度较
低,在布风板以下按绝热区处理[17−18]。
图3所示为
循环流化床水平(深度/宽度)方向的热负荷偏差系
数分布情况。
在炉膛高度44.13m处,炉膛左、右
侧墙对称布置4个旋风分离器,在旋风分离器入口处水冷壁管子被耐磨耐热材料覆盖[17],故炉膛高度44.13m处侧墙热负荷较低,如图4所示。
3.2计算模型
3.2.1流动系统
根据循环流化床锅炉几何结构及炉膛热流密度分布规律,划分锅炉水循环计算流动回路,见图5。
将炉膛前墙、后墙186根水冷壁管均划分为10个回路;将左、右侧墙180根水冷壁管均划分为10个回路,将水冷屏和水冷壁翼墙划分为16个回路和12个回路,所有炉膛共划分为68个受热回路。
结合炉膛的热负荷分布曲线,分配各回路的管数。
图5中,1~68为回路编号,对应的括号中数值表示该回路中的管数,其中回路1~10布置在前墙,回路11~20布置在右侧墙,回路21~30布置在后墙,回路31~40布置在左侧墙。
回路41~68为水冷屏和水冷翼墙回路。
图6
所示为锅炉汽水网络流动示意图,其中,图3水平方向热负荷偏差系数
Fig.3Deviation coefficient of horizontal heat
load
图4侧墙44.13m处热负荷偏差系数
Fig.4Deviation coefficient of sidewall heat load
at44.13
m
图2高度方向热流密度分布曲线
Fig.2Heat flux density distribution curves in height
direction
2769
第53卷
中南大学学报(自然科学版
)图5流动回路划分
Fig.5
Division of flow
loops
数据单位:mm 。
图6
水冷壁系统网络流动示意图Fig.6
Flow network diagram of water-wall system
2770
第7期聂鑫,等:循环流化床机组锅炉深度调峰负荷水循环安全性分析Φ273×25表示管外径为273mm,管壁厚为25mm。
由图6可以看出锅炉连接管的回路划分,该锅炉连
接管分为引入管和引出管,共划分35个流量回路。
本文共划分102个流量回路,以集箱作为计算压力
节点,压力节点总共29个。
3.2.2数学模型
根据划分的工质流动计算回路及水冷壁集箱
节点压力,流动回路内单管的流量和每一个集箱
的压力为未知量,需计算求解,对所有未知量分
别建立压力平衡方程和流量平衡方程,再通过求
解非线性方程组便可得到整个水冷系统的水循环
特性[19−25]。
流动回路的压力平衡方程分别如式(1)和(2)
所示:
D P
i =Φ
i(x(i)
);i=1 2 m(1)
0=P
in -P
out
-D P
i
;i=1 2 m(2)
式中:x(i)为第i条回路内的单管流量;ΔP
i
为第i
条回路对应的压降,回路单管流量x(i)与压降ΔP
i 存在函数关系Φ
i
,具体函数关系根据流动工质状
态及物性计算[19−20]。
P
in
为流动回路进口集箱压力;
P
out
为出口集箱压力;m为流动回路总数,本文m 取102。
压力节点的质量平衡方程如下:
0=∑[]x i in-∑[]x i out;i=1 2 m(3)
式中:x
i,in
为所有流入某一压力节点的回路流量,
x
i,out
为所有流出某一压力节点的回路流量。
为了计算流动回路单管内工质的物性和判断流动状态,在水循环计算过程中将流动回路进行分段划分,即沿着工质流动方向将流动回路再分为若干段管段,根据热流密度分布及能量守恒便可由入口边界条件得到回路流动过程中各段工质的状态。
某一管段进出口焓的计算过程如式(4)所示。
h out =h
in
+
qsl
w
(4)
式中:h
in 和h
out
分别为管段出口、进口焓;q为热
负荷;s为节距;l为划分管段的长度;w为质量流速。
依据每段管段的进出口焓及工质物性参数判断管段内的流动状态判断,分别计算工质在过冷流体、两相流体、过热流体下的压降及换热情况。
计算得到工质流量分配情况后,可以依据炉内热负荷均流系数分布和对等截面导热方程联立求得水冷壁管内壁温、外壁温、鳍片端温度等[2,3,23−25]。
3.3低负荷水循环安全性分析
选取最低负荷试验T-04工况为计算工况,以锅炉低负荷运行实测数据为计算依据,进行低负荷水循环安全性分析。
3.3.1压降计算
图7所示为水冷壁系统各个集箱节点压力分布。
根据计算可以得到在试验低负荷阶段整个水冷系统压降为0.2968MPa。
炉膛四面墙受热水冷壁管压降组成如图8所示,水冷屏受热管路和翼墙受热管路的压降组成如图9所示。
各个回路压力组成类似,同类型回路管组的总压降分布均匀,四面墙、水冷屏和翼墙的回路总压降约0.297,0.173和0.167MPa。
各回路压降主要由重位压降和摩擦压降组成,局部阻力占比最小,所有回路的重位压降占回路总压降的89.6%~92.0%,摩擦压降占回路总压降的7.5%~ 9.9%,其余为局部阻力。
3.3.2循环倍率和循环流速
按试验最低负荷T-04(92MW)工况进行计算,得到的锅炉总体实际循环倍率为23.27,各个回路管出口汽水混合物水占比较大,金属冷却效果良好。
不同回路循环倍率及循环流速分布见图10。
由图10可以看出:循环倍率分布与热负荷呈负相关,受热越强,回路循环倍率越小。
相反,循环流速与热负荷呈正相关。
在侧墙旋风分离器位置处的回路受热长度变
小,使管子出口干度更小,故循环倍率比四面墙
图7集箱压力分布
Fig.7Pressure distribution of header
2771
第53卷
中南大学学报(自然科学版)其他回路的大。
同样,受热长度较小的水冷屏及翼墙回路循环倍率也较四面墙回路的大。
图10中,
各个最小回路循环流速为1.676m/s ,大于界限循环流速0.40m/s 。
3.3.3质量流速
图11所示为计算得到的低负荷时各回路单管的质量流速分布。
从图11可知:单面墙的质量流速分布主要受热负荷影响,质量流速分布与受热程度呈正相关,在墙角处流速较高,而墙体中间部分流速较小,总体分布均匀。
最小和最大质量流速分别出现在前墙回路6和水冷屏回路55处。
3.3.4焓及温度分布
图12所示为低负荷时流化床锅炉各个回路出口焓及温度分布。
从图12可以看出:受热程度越大,回路出口焓越大。
由于各个回路出口位置压
力接近,故处于两相区的工质温度也非常接近。
图8四面墙各回路压力分布
Fig.8Pressure distribution of each loop in four
walls
图9水冷屏各回路压力分布
Fig.9Pressure distribution of each loop in water cooled
panel and
wing-walls
图10低负荷时循环倍率及循环流速分布
Fig.10Circulation rate and circulation flow distribution
at low
load
图11低负荷时各回路单管质量流速分布Fig.11
Flow distribution of water wall at low
load
图12
不同回路出口焓及出口温度分布Fig.12Enthalpy and temperature distribution in the
outets of different circuits
2772
第7期聂鑫,等:循环流化床机组锅炉深度调峰负荷水循环安全性分析
3.3.5壁温分布
选取炉膛前墙回路1作为分析对象,计算得到各个流动回路中沿工质流动方向的工质温度、管内壁温度、管中间点温度、管外壁温度和鳍端温度,如图13所示。
图13中,炉膛入口集箱高度为0m 。
从图13可以看出:沿工质流动方向,工质先从过冷状态进入两相区,在两相区由于压降较小,工质温度变化较小。
在工质过冷区域即炉膛相对高度0~10.7m 内,换热系数较小,同时热流密度出现突增,金属温度也随之升高,最大外壁温度达到338℃。
在工质两相区,换热系数增大,热流密度也缓慢减小,金属温度也逐步降低。
总体来说,低负荷下炉膛温度较低,金属温度在安全区域内。
3.4
大床温偏差下水循环特性
在低负荷试验过程中,左、右侧床温存在较大偏差,可能会影响锅炉的安全运行[26]。
文献[12−13,15−16]研究了关于循环流化床CFB 锅炉燃烧室床和受热面之间的换热系数,并提出了相关公式,具有一定的参考和应用价值。
本文根据文献[12−13,15−16]中的拟合公式,推导得出床温与炉内受热面热流密度的关系,如图14所示。
由图14可以看出:在不同的悬浮物质量浓度和低负荷试验床温变化范围内,床温与受热面热流密度基本呈线性关系。
根据上述床温与热流密度关系和低负荷试验结果,可分析锅炉左、右床温偏差对炉膛左右侧受热面热流密度的影响。
按试验过程中的最大床温偏差计算,炉内宽度方向热负荷偏差系数分布
如图15所示。
假设炉膛深度方向热负荷分布不变,重新计算循环倍率、循环流速、质量流速和壁温分布。
3.4.1循环倍率和循环流速
在大床温偏差的工况下计算得到的锅炉总体循环倍率为23.18,各回路的循环倍率分布如图16所示。
对于前、后墙及水冷屏偏右侧其循环倍率因受热程度增大而减小,但总体影响较小。
同样,床温偏差对循环流速影响也较小。
3.4.2质量流速
对比床温偏差出现前、后质量流速分布,如图17所示。
由图17可以发现:对于床温较高的右侧,质量流速也较高;但对比无床温偏差的情况,由于
亚临界自然循环锅炉的自适应性,炉膛右侧部分回
图13低负荷时水冷壁管金属温度分布及换热对比
Fig.13Metal temperature distribution and heat transfer comparison of water wall tube at low
load
图14
床温与受热面热流密度的关系Fig.14
Relationship between bed temperature and heat
flux density of heating surface
2773
第53卷
中南大学学报(自然科学版)路质量流速变高,但总体质量流速分布区别不大。
床温对锅炉流量分布不会产生太大影响。
3.4.3壁温分布
为了对比床温偏差工况下金属壁温分布的不同,选取前墙受热最强的10个回路进行分析,结果如图18所示。
从图18可以发现前墙最右侧回路的换热情况与无床温偏差下的回路1的类似,且金属壁温也在安全范围之内。
3.5
停滞校核计算
分别对循环流化床机组锅炉试验低负荷运行
工况和大床温偏差工况下的受热水冷壁管进行停滞校核,选取炉膛受热最弱的回路14的单管进行计算,可以得出在2种工况下回路14
所在管屏的
图15床温偏差工况下水平方向热负荷偏差系数Fig.15Deviation coefficient of horizontal heat load
under condition of bed temperature
deviation
图16床温偏差工况下循环倍率及循环流速分布Fig.16Circulation rate and circulation flow distribution
under condition of bed temperature
deviation
图17床温偏差工况下各回路单管质量流速分布Fig.17Flow distribution of water wall at low load under
condition of bed temperature
deviation
图18床温偏差工况下水冷壁管金属温度分布及换热对比
Fig.18
Metal temperature distribution and heat transfer comparison of water wall tube under condition of
bed temperature deviation
2774
第7期聂鑫,等:循环流化床机组锅炉深度调峰负荷水循环安全性分析共同运行压差ΔP*均大于计算得到的停滞压差
ΔP
tz ,ΔP*/ΔP
tz
大于安全运行要求的1.15倍,并有
足够安全裕度,不会出现循环停滞。
但若炉膛热负荷进一步降低或床温偏差过大,使部分管受热低至正常热负荷的1/5以下,即布风板位置热负荷低于25.22kW/m2或床温低于602℃,则有可能会造成水循环停滞和爆管现象。
4结论
1)循环流化床(CFB)锅炉具有很好的调峰潜力,能够将负荷安全地降至额定负荷的30%以下,并保持稳定运行。
在低负荷的运行工况下,水冷壁系统的压降分配合理,低负荷下自然循环炉循环倍率较大,循环流速也满足安全需求。
流量分布具有自补偿效应,各墙面和管屏质量流速总体分布较为均匀。
各回路出口工质温度较一致,基本无偏差。
低负荷下炉膛温度较低,金属温度在安全区域内。
2)当炉膛右床温较高时,右侧炉膛对应的水循环回路的循环倍率变小,但整体仍在安全范围内。
提高床温对循环流速影响较小,但右侧炉膛的回路质量流速变高。
床温偏差较大的情况下金属温度满足材料强度和抗氧化的要求。
CFB锅炉在低负荷试验条件下运行时不会发生水冷壁管停滞现象,但若炉内局部热负荷进一步降低,则部分受热较弱的回路水循环可能会发生停滞现象。
为了满足机组灵活运行和深度调峰的要求,在深度调峰阶段低负荷应尽量保持炉内燃烧反应稳定,流化床床温偏差控制在安全范围内。
参考文献:
[1]舒印彪,张智刚,郭剑波,等.新能源消纳关键因素分析及
解决措施研究[J].中国电机工程学报,2017,37(1):1−9.
SHU Yinbiao,ZHANG Zhigang,GUO Jianbo,et al.Study
on key factors and solution of renewable energy
accommodation[J].Proceedings of the CSEE,2017,37(1):
1−9.
[2]马玉华,邢长清,徐君诏,等.深度调峰负荷时亚临界自然
循环锅炉水循环安全计算与分析[J].热力发电,2018,
47(10):108−114.
MA Yuhua,XING Changqing,XU Junzhao,et al.Safety
calculation and analysis for thermal-hydraulic circulation of
a subcritical natural circulation boiler at severe peak load
regulation[J].Thermal Power Generation,2018,47(10): 108−114.
[3]NIE Xin,ZHOU Ke,LIU Honggang,et al.Hydrodynamic
analysis and metal temperature calculation for the water wall of a660MW supercritical boiler at severe peak load regulation[C]//2019IEEE2nd International Conference on Power and Energy Applications.Singapore:IEEE,2019: 188−196.
[4]蔡晋,单露,王志宁,等.超临界350MW循环流化床锅炉
变负荷特性[J].热力发电,2020,49(9):98−103.
CAI Jin,SHAN Lu,WANG Zhining,et al.Variable load characteristics of a supercritical350MW circulating fluidized bed boiler[J].Thermal Power Generation,2020, 49(9):98−103.
[5]王纯良.循环流化床国内外现状分析[J].节能技术,2011,
29(2):143−144.
WANG Chunliang.Analysis of the development of circulating fluidized bed at home and abroad[J].Energy Conservation Technology,2011,29(2):143−144.
[6]杨晨頔.亚临界循环流化床机组协调控制系统设计与优化
[D].北京:华北电力大学,2018:1−15.
YANG Chendi.Design and optimization of coordinated control system for the subcritical circulating fluidized bed unit[D].Beijing:North China Electric Power University, 2018:1−15.
[7]杨俏发.循环流化床机组深度调峰试验研究[J].山西电力,
2018(6):51−53.
YANG Qiaofa.Experimental study on deep peak regulation of CFB units[J].Shanxi Electric Power,2018(6):51−53. [8]陶丽,杨宇,陈国巍,等.300MW机组深度调峰技术研究
与应用[J].发电设备,2019,33(6):427−431.
TAO Li,YANG Yu,CHEN Guowei,et al.Research and application of the deep peak regulation technology in a 300MW unit[J].Power Equipment,2019,33(6):427−431. [9]于浩洋,高明明,张缦,等.循环流化床机组深度调峰性能
分析与评价[J].热力发电,2020,49(5):65−72.
YU Haoyang,GAO Mingming,ZHANG Man,et al.
Performance analysis and evaluation of deep peak-regulating for circulating fluidized bed units[J].Thermal Power Generation,2020,49(5):65−72.
[10]蒋春雷,牛瑞雪.330MW CFB机组深度调峰操作方法的
探究[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2017,13(4): 326−330.
JIANG Chunlei,NIU Ruixue.Research on operation method of deep peak-shaving of330MW CFB unit[J].Journal of Shenyang Institute of Engineering(Natural Science),2017,
2775
第53卷中南大学学报(自然科学版)
13(4):326−330.
[11]吕俊复.超临界循环流化床锅炉水冷壁热负荷及水动力研
究[D].北京:清华大学,2005:12−36.
LÜJunfu.Investigation on heat flux and hydrodynamics of water wall of a supercritical pressure circulating fluidized bed boiler[D].Beijing:Tsinghua University,2005:12−36. [12]宋畅,吕俊复,杨海瑞,等.超临界及超超临界循环流化床
锅炉技术研究与应用[J].中国电机工程学报,2018,38(2): 338−347.
SONG Chang,LÜJunfu,YANG Hairui,et al.Research and application of supercritical and ultra-supercritical circulating fluidized bed boiler technology[J].Proceedings of the CSEE, 2018,38(2):338−347.
[13]吕俊复,于龙,岳光溪,等.循环流化床锅炉水冷壁的热流
密度分布[J].动力工程,2007,27(3):336−340.
LÜJunfu,YU Long,YUE Guangxi,et al.Heat flux distribution along water walls of circulating fluidized boilers [J].Journal of Power Engineering,2007,27(3):336−340. [14]岳光溪,吕俊复,徐鹏,等.循环流化床燃烧发展现状及前
景分析[J].中国电力,2016,49(1):1−13.
YUE Guangxi,LÜJunfu,XU Peng,et al.The up-to-date development and future of circulating fluidized bed combustion technology[J].Electric Power,2016,49(1):1−13.
[15]ZHANG Man,BIE Rushan,YU Zezhong,et al.Heat flux
profile of the furnace wall of a300MWe CFB boiler[J].
Powder Technology,2010,203(3):548−554.
[16]LÜJ F,ZHANG J S,YUE G X,et al.Method of calculation
of heat transfer coefficient of the heater in a circulating fluidized bed furnace[J].Heat Transfer—Asian Research, 2002,31(7):540−550.
[17]TANG Guoli,ZHANG Man,GU Junping,et al.Thermal-
hydraulic calculation and analysis on evaporator system of a 660MWe ultra-supercritical CFB boiler[J].Applied Thermal Engineering,2019,151:385−393.
[18]董乐,辛亚飞,李娟,等.660MW超超临界循环流化床锅
炉水动力及流动不稳定特性计算分析[J].中国电机工程学报,2020,40(5):1545−1554.
DONG Le,XIN Yafei,LI Juan,et putational analysis on thermal-hydraulic characteristics and flow instability of a660MW ultra-supercritical circulating fluidized bed boiler [J].Proceedings of the CSEE,2020,40(5):1545−1554. [19]杨冬,于辉,华洪渊,等.超(超)临界垂直管圈锅炉水冷壁
流量分配及壁温计算[J].中国电机工程学报,2008,28(17): 32−38.
YANG Dong,YU Hui,HUA Hongyuan,et al.Numerical computation on the mass flow rate profile and metal temperature in vertical water wall of an ultra supercritical boiler[J].Proceedings of the CSEE,2008,28(17):32−38. [20]JB/Z201—83.电站锅炉水动力计算方法[S].
JB/Z201—83.The national standard of the boiler hydrodynamics calculation[S].
[21]PAN Jie,WU Gang,YANG Dong.Thermal-hydraulic
calculation and analysis on water wall system of600MW supercritical CFB boiler[J].Applied Thermal Engineering, 2015,82:225−236.
[22]PAN Jie,YANG Dong,CHEN Gongming,et al.Thermal-
hydraulic analysis of a600MW supercritical CFB boiler with low mass flux[J].Applied Thermal Engineering,2012, 32:41−48.
[23]聂鑫,杨冬,吕宏彪,等.某1000MW对冲燃烧超超临界锅
炉水冷壁汽温偏差分析及设计运行对策[J].中国电机工程学报,2019,39(3):744−753.
NIE Xin,YANG Dong,LÜHongbiao,et al.Analysis on the steam temperature deviation of water wall and the countermeasures of design and operation for a1000MW ultra supercritical boiler with opposed firing[J].Proceedings of the CSEE,2019,39(3):744−753.
[24]周旭,杨冬,肖峰,等.超临界循环流化床锅炉中等质量流
速水冷壁流量分配及壁温计算[J].中国电机工程学报, 2009,29(26):13−18.
ZHOU Xu,YANG Dong,XIAO Feng,et al.Mass flow rate profile and metal temperature calculation in water wall of an supercritical circulating fluidized bed boiler at medium mass flow rate[J].Proceedings of the CSEE,2009,29(26):13−18.
[25]WANG Long,YANG Dong,SHEN Zhi,et al.Thermal-
hydraulic calculation and analysis of a600MW supercritical circulating fluidized bed boiler with annular furnace[J].
Applied Thermal Engineering,2016,95:42−52.
[26]王映奇.350MW超临界循环流化床锅炉床温偏差原因分
析及调整[J].锅炉技术,2020,51(3):37−40.
WANG Yingqi.Analysis and adjustment of bed temperature deviation of350MW supercritical circulating fluidized bed boiler[J].Boiler Technology,2020,51(3):37−40.
(编辑伍锦花)
2776。