隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展,目前超(超)臨界機(jī)組已逐步成為電網(wǎng)調(diào)峰的主力機(jī)組,同時(shí)也會(huì)給鍋爐受熱面帶了一些安全問(wèn)題,尤其是鍋爐工質(zhì)被加熱到了最高溫度的高溫受熱面。其主要原因是受鍋爐設(shè)計(jì)及運(yùn)行導(dǎo)致的各種熱偏差影響,使得受熱面部分管段可能產(chǎn)生超溫問(wèn)題;同時(shí),由于運(yùn)行參數(shù)更高,在提高蒸汽溫度的同時(shí)也會(huì)加速管內(nèi)高溫氧化過(guò)程,形成導(dǎo)熱系數(shù)較低的氧化膜,會(huì)使得管內(nèi)蒸汽冷卻速度下降導(dǎo)致超溫;此外,鍋爐頻繁進(jìn)行變負(fù)荷運(yùn)行,可能會(huì)使得鍋爐各個(gè)調(diào)節(jié)配合系統(tǒng)不協(xié)調(diào),導(dǎo)致受熱面管道超溫。因此,研究現(xiàn)有超(超)臨界鍋爐機(jī)組運(yùn)行對(duì)受熱面安全性的影響,對(duì)保證機(jī)組安全、可靠運(yùn)行以及先進(jìn)700℃超超臨界機(jī)組的設(shè)計(jì)有著重要的理論意義。本文基于控制容積法建立了考慮管內(nèi)氧化的變工況條件下鍋爐受熱面瞬態(tài)壁溫模型,以工質(zhì)溫度最高的高溫過(guò)熱器為研究對(duì)象,分析負(fù)荷變動(dòng)時(shí)過(guò)熱器的非穩(wěn)態(tài)管壁溫度場(chǎng)變化規(guī)律。在施加溫度、流量、氧化皮等不同邊界條件。下計(jì)算了過(guò)熱器的壁溫分布,得到了沿蒸汽流程方向單根過(guò)熱器管的管壁溫度分布規(guī)律,并研究了各邊界條件對(duì)過(guò)熱器管壁溫度的影響關(guān)系。開展了奧氏體鋼HR3C和鎳基合金282在600-700℃、25MPa無(wú)氧超臨界水環(huán)境下的氧化試驗(yàn),流速為0-5ml/min。獲得了兩種700℃機(jī)組候選材料(奧氏體鋼HR3C和鎳基合金Haynes 282)在不同溫度下的氧化動(dòng)力學(xué)曲線,并利用掃描電鏡、能譜儀、X射線衍射儀和X射線光電子能譜儀等檢測(cè)手段分析了氧化膜的微觀形貌以及主要的氧化物相成分。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn),在本試驗(yàn)環(huán)境下Fe離子沿著尖晶石層向外擴(kuò)散是HR3C氧化速率的主要控制因素,而Haynes 282的氧化過(guò)程可能是受到鉻離子向外擴(kuò)散的控制。同時(shí),溫度的變化會(huì)影響兩種材料的氧化動(dòng)力學(xué)。隨著溫度升高,氧化速率都隨之增大。在600℃時(shí),HR3C試樣的氧化動(dòng)力學(xué)遵循拋物線規(guī)律,而在650℃和700℃時(shí)遵循立方規(guī)律;Haynes 282在600℃時(shí)同樣遵循拋物線規(guī)律,而在650℃和700℃時(shí)的氧化動(dòng)力學(xué)介于拋物線規(guī)律和直線規(guī)律之間。對(duì)三種變工況情況下的不同空間位置管屏的過(guò)熱器管進(jìn)行了溫度場(chǎng)計(jì)算,得到了相應(yīng)時(shí)刻表盤工況運(yùn)行參數(shù)下的各個(gè)管子的溫度變化規(guī)律。研究表明:管壁溫度最高的時(shí)刻并不一定發(fā)生在負(fù)荷最高的時(shí)刻,在較低負(fù)荷工況時(shí)依然會(huì)發(fā)生超溫情況。研究了氧化膜隨時(shí)間變化對(duì)管壁溫度分布的影響規(guī)律,并綜合其他影響因素進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)蒸汽流量對(duì)管壁溫度分布的影響最大,其次是氧化膜厚度和蒸汽溫度,最后是煙氣溫度。基于灰色關(guān)聯(lián)對(duì)影響過(guò)熱器管壁溫度的因素進(jìn)行了分析,選取閾值超過(guò)0.7的14種因素作為輸入量,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)三種不同負(fù)荷條件下過(guò)熱器管道溫度變化進(jìn)行了預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)結(jié)果最大相對(duì)誤差為1.42%,能夠?qū)Τ瑴仡A(yù)警起到良好的指導(dǎo)作用。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM621.2
【部分圖文】：

第１章緒論??第１章緒論??１．１選題背景及其意義??隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，對(duì)于電力的需求日益增加，促進(jìn)了我國(guó)電力工速發(fā)展。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的數(shù)據(jù)１Ｕ］，２００７－２０１６年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量和火機(jī)容量呈逐年穩(wěn)步遞增趨勢(shì)，圖１－１所示。截止２０１７年底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容為丨７．７７億千瓦，比２０１６年末增長(zhǎng)７．６°／。；其中，火電裝機(jī)容量約為１１．０６億千增長(zhǎng)４．３％。由此可見，火電機(jī)組仍占據(jù)我國(guó)電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)性地位。??

圖１－３研宄技術(shù)路線圖??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏｕｔｉｎｅ?ｏｆ?ｓｔｕｄｙ??

第２章鍋爐受熱面壁溫安全性研究的理論基礎(chǔ)??２．１受熱面單管溫度場(chǎng)機(jī)理模型建立??圖２－１所示為超（超）臨界機(jī)組鍋爐高溫受熱面布置示意圖，屏式過(guò)熱器在爐??膛出口處布置，高溫過(guò)熱器布置在爐膛折焰角上方，而高溫再熱器位于水平煙道入??口處。鍋爐爆管通常發(fā)生在高溫受熱面上，尤其是高溫過(guò)熱器和高溫再熱器，分別??代表著過(guò)熱器系統(tǒng)和再熱器系統(tǒng)工質(zhì)中的最高溫度。??ｔｅａ?洱織％娜．！王?ａｍｕ??級(jí)也秘瘡＇?、１、?，??－＾?‘、？Ａ?嫩??ｆｆｆｍｆ，??籲，—－集箱??ＴＳ＊?入口蒸汽溫皮??＾?出口蒸汽溫度??、４，一’?、、＇、??圖２－１超（超）臨界機(jī)組鍋爐高溫受熱面布置示意圖??Ｆｉｇ．?２－１?Ｈｅａｔ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｆ?ｄｉａｇｒａｍ?ｉｎ?ｕｔｉｌｉｔｙ?ｂｏｉｌｅｒ??超（超）臨界機(jī)組鍋爐過(guò)熱器、再熱器都是由多片管屏組成，每片屏是由多根??蛇形管并繞而成
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本文編號(hào)：2866586