哈锅超临界循环流化床介绍

75
左 侧 76
水 77
冷
壁 78 入
口 79
集 箱
80
81
(20) (28) (32) (34) (32) (34) (30)
(20) 20 (28) 21 (32) 22 (34) 23 (32) 24 (34) 25 (30) 26
82 (22)
83
(20)
101 102 103 104 105 106 107 108 109 110
炉高（ m）
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一次上升回路水冷壁出口工质温度℃
超临界CFB锅炉水动力计算结果
420 415 410 405 400 395 390 385
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 水冷壁回路
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哈锅超临界CFB锅炉方案
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锅炉汽水流程
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锅炉烟风系统流程
1）如右图所示，锥段敷设有耐磨材料，热负荷仅有 5.6W/M2.K,接近绝热，而水冷风室热负荷 <0，因此不存在超温风险；
2）锥段及水冷风室采用低质量流速的光管，其质量 流速约为790kg/m2.s，且工质为单项水，因 此沿程阻力极低，阻力特性以静压为主，因此 各个管道阻力值非常接近，不会由此产生流量 偏差；
5）经过出口烟窗的管子多了四个弯头，且管道相对 较长，因此阻力相对较大，但由于出口窗区敷 设有耐磨材料，因此该类型的管子吸热量最低， 安全可靠。
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为了配合水动力计算，哈锅完成了如下工作： 水冷壁系统的技术设计工作 对水冷壁系统的各个回路的详细信息进行了汇总 采用FLUENT软件对炉内流场进行了模拟 结合流场计算给出了整个炉膛的热负荷分布 12月份将在分宜330MW 锅炉上进行热流分布测试
B-MCR 工况一次上升回路质量流量
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一次上升回路水冷壁出口工质温度℃
超临界CFB锅炉水动力计算结果分析
395 390 385 380 375 370
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 水冷壁回路
30% 工况一次上升回路水冷壁出口工质温度
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一次上升水冷壁回路出 口工质质量流量 kg/m2.k
超临界CFB锅炉水动力计算结果分析
400 380 360 340 320 300
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 水冷壁回路
哈锅超临界CFB锅炉技术
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主要内容
CONTENT
1.哈锅600MWCFB锅炉课题情 况
2.哈锅600MW超临界CFB锅炉方 案
3.哈锅600MWCFB锅炉关键 技术
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一、600MW超临界CFB锅炉课题
——国家十一五科技支撑计划
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一、600MW超临界CFB锅炉课题
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二、哈锅600MW超临界CFB锅炉方案
3）锥段截止区以上采用中质量流速 （1050kg/m2 .s)加部分内螺纹管结构，由于上部介质比容较 大，且质量流速较高，摩擦阻力特性有所增加， 对整个水冷壁流量分配起主导作用；
4）锥段上部水冷壁由于几何特性相同，均为没有弯 头的一次上升直管（出口烟窗除外）， 且热负 荷偏差较小，因此可保证水动力特性均匀可靠。
75%THA 工况一次上升回路水冷壁质量流量
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一次上升回路水冷壁出口工质温度℃
超临界CFB锅炉水动力计算结果分析
355 350 345 340 335 330 325 320 315 310 305
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 水冷壁回路
69 (22) 70 (24)
(46) (46) (46) (46) (46) (46) (46) (46) (46) (46)
(22) 14 (24) 15
71 (24)
(24) 16
72 (28)
(28) 17
73 (20) 74 (20)
55
54
53
52 51
50 49 48
47 46
(20) 18 (20) 19
水动力计算结果
工 质温度
内壁 温度
外壁 温度
50
鳍 端温度
40
30
20
10
0
320 340 360 380 400 420 440 460 480
温度（ oC）
通过反复的方案论证及 计算，确定了采用中质 量流速垂直管圈水冷壁 方案。
西交大的校核计算结果 表明，整个水动力系统 工作比较稳定，没有出 现传热恶化现象。
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水冷壁循环回路划分图
3000
后水冷壁入口集箱
9250 8050
3000
67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
68 (2()1)(26)(26) (26) (8) (8)(10)(8) (8)(14)(14)(13()13)(14)(14)(8) (8)(10)(8) (8) (26) (26) (26)(1)(2) 13
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循环流化床锅炉水动力特点
1）热负荷低 2）炉膛热量分配相对均匀 3）热负荷最高点位于炉膛底部 4）必须采用垂直管圈水冷壁
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超临界CFB水动力安全性分析
30% 工况一次上升回路水冷壁质量流量
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超临界CFB水动力安全性分析
超临界工况传热恶化分析：
通常所说的传热恶化主要有膜态沸腾和蒸干两种，因此在超临界区更不容易出现传热 恶化，但在大比热区若热负荷过高或质量流速过低也会造成α2快速下降，出现类膜 态沸腾，导致传热恶化，研究表明，当ρω>2.56q时，则水冷壁就不会出现传热恶 化；由于超临界流化床锅炉热负荷较低，在超临界区采用中质量流速可保证水冷壁有 足够的冷却，不会发生传热恶化。计算表明，在超临界区α2在14~30kw/m2.k的 范围内。
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哈锅超临界CFB锅炉方案
炉膛宽度(两侧水冷壁中心线距离)
16952mm
炉膛深度(前后水冷壁中心线距离)
25736mm
尾部对流烟道宽度(两侧包墙中心线距离) 22800mm
尾部对流烟道深度(前后包墙中心线距离) 11200 mm
B-MCR工况，热负荷90W/M2.K
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75%THA 工况一次上升回路水冷壁出口工质温度
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一次上升回路水冷壁质量流量 kg/m2.s
超临界CFB锅炉水动力计算结果分析
800 780 760 740 720 700 680 660 640 620 600
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 水冷壁回路数
89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34
9250
8050
右 侧 水 冷 壁 入 口 集 箱
3000 3000
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前水冷壁入口集箱
在超临界CFB锅炉方面，与西交大合作，采用强强联合的方式,开发 垂直管圈水冷壁技术
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哈锅与西交大的合作分工
哈 锅：完成了水循环回路的详细设计，并确定炉内热 负荷的分布，结合水动力计算结果对锅炉设计 进行修正
西交大：根据哈锅提供的数据对水动力的安全性进行校验， 并对热循环回路进行划分；
锅炉最高点标高(顶板上标高)
76000mm
锅炉宽度(两侧外支柱中心线距离)
46000mm
锅炉深度(KA柱至KH柱中心线距离)
59500mm
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三、超临界CFB开发的关键技术
3.1超临界CFB锅炉水动力 3.2超大尺寸炉膛的可靠性 3.3分离器的的布置及可靠性分析 3.4外置床工作可靠性设计 3.5锅炉的给煤均匀性问题 3.6冷渣器的布置 3.7保证低负荷床温的措施 3.8启动系统的设计 3.9降低机械不完全燃烧损失的措施 3.10抑制翻床的措施 3.11采用四分仓回转式空气预热器 3.12锅炉的防磨 3.13保证锅炉启动经济可靠的方案
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3.1超临界CFB锅炉水动力
哈锅在超临界水动力方面的优势 在十五863计划中，哈锅与清华大学曾进行过超临界循环流化床的研
发，对其水动力性能进行过深入的研究，并完成了水冷壁传热模型
哈锅生产设计的1000MW 超超临界机组采用的就是垂直管圈水冷壁 技术，其技术特点基本满足超临界CFB水动力要求
水冷壁循环回路划分图
控制此处蒸汽温度 大于相变点温度
双面水冷壁
水冷壁
水冷屏
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哈锅为了配合水动力所做的数值模拟计算
偏差工况温度场模拟
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热循环回路流场模拟
(22) 27 (20) 28
84 (28)
(28) 29
85 (24) 86 (24)
(46) (46) (46) (46) (46) (46) (46) (46) (46) (46)
(24) 30 (24) 31
87 (22)
(22) 32
88 (2)(1)(26)(26) (26) (8) (8)(10)(8) (8)(14)(14)(13()13)(14)(14)(8) (8)(10)(8) (8) (26) (26) (26)(1)(2) 33
哈锅哈锅600MW超临界CFB锅炉方案
采用单炉膛裤衩腿结构 六个旋风分离器对称布置于炉
膛两侧 六个外置床 采用垂直管圈水冷壁 滚筒冷渣器 床上床下联合启动 自平衡回料阀 锥形阀控制排渣 两个四分仓空气预热器
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哈锅超临界CFB锅炉方案
哈锅超临界CFB锅炉设计开发思路 • 本方案是基于哈锅与清华大学在十五863计划中“600MW 超
临界”的研发成果基础之上进行的 • 尽量采用现有成熟技术，减少开发风险 • 立足自主开发 • 关键技术考虑咨询国外公司 1. 力争开发出达到国际先进水平的产品
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B-MCR 工况一次上升回路出口工质温度
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一次上升回路水冷壁质量流量 kg/m2.s
超临界CFB锅炉水动力计算结果分析
1140 1120 1100 1080 1060 1040 1020 1000
980 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 水冷壁回路