通过数值分析方法确定某350MW超临界锅炉抽汽方案.pdf

Jul.20232023年0 7 月MANUFACTURINGBOILERNo.4第4期造锅炉制通过数值分析方法确定某3 5 0 MW超临界锅炉抽汽方案郭大山，2，张舜，车立聪（1.哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨1 5 0 0 46；2.高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室（哈尔滨锅炉厂有限责任公司），黑龙江哈尔滨1 5 0 0 46；3.华能新华发电有限责任公司，黑龙江大庆1 6 3 0 0 0）摘要：本文介绍了某3 5 0 MW超临界锅炉再热器系统抽汽方案的数值分析结果，使用Gambit建立网格模型，通过Fluent软件应用数值模拟的方法确定了满足抽汽要求及锅炉运行可靠性要求的抽汽点选取方案。关键词：锅炉；抽汽；数值模拟中图分类号：TM621文献标识码：A文章编号：CN23-1249（2 0 2 3)0 4-0 0 0 4-0 3Determine Steam Extraction Proposal of 350MW SupercriticalBoiler through Numerical Simulation CalculationGUO Dashan-2,ZHANG Zhengshun,CHE Licong(1.Harbin Boiler Company Limited,Harbin 150046,China;2.State Key Laboratory ofEfficient and Clean Coal-fired Utility Boilers(Harbin Boiler Company Limited),Harbin 150046,China;3.Huaneng Xinhua Power Generation Company Limited,Daqing 163000,China)Abstract:In this paper,the numerical simulation calculation result of steam extraction proposal of a350MW supercritical boiler reheat system is introduced,the grid model is established using Gambit,andthe extraction points selection scheme which meets the steam extraction requirements and the reliability ofboiler operation is determined by applying numerical simulation methods through Fluent software.Key words:boiler;steam extraction;numerical simulation0引言某3 5 0 MW供热发电机组采用超临界参数、一次中间再热直流锅炉，并设置热电工频统调中心。热电中心配置背压式工业汽轮机，部分汽源取自锅炉的低温再热器出口。该系统抽汽位置及抽汽点数量将影响锅炉再热器系统内工质的流量分配，导致高温再热器受热面内工质流量降低，影响受热面运行安全。本文通过数值分析方法确定了满足机组抽汽及锅炉运行可靠性要求的抽取点选取方案。1锅炉再热器系统概况锅炉再热器系统采用两级布置方案，分别为低温再热器和高温再热器。再热器系统流程如下：再热器人口管道一低温再热器人口集箱一低温再热器管组一低温再热器出口集箱一低温再热器出口连接管一再热器减温器一高温再热器人口连接管一末级再热器人口集箱一末级再热器管组一末级再热器出口集箱一再热器出口管道。抽汽点取自低温再热器出口。低温再热器出口集箱、高温再热器人口集箱和集箱间连接管道收稿日期：2 0 2 2-1 1-1 5作者简介：郭大山（1 9 8 0），男，高级工程师，从事电站锅炉研发与设计工作。下转第1 4页郭大山，效值分析方法确定某3 5 0 MW超临界锅炉抽汽方案第4期规格见表1。表1集箱及连接管道规格项目规格(mm)低温再热器出口集箱$559 50集箱连接管$457 x 30高温再热器人口集箱$457 45由于锅炉再热器系统连接管道结构紧凑，且低温再热器与高温再热器之间连接管上设置有再热器减温器，因此将抽汽管道接口设置在低温再热器出口集箱上2计算域简述及建模抽汽管道与工业汽轮机为单接口方案，低温再热器出口集箱上的抽汽管道接口可设置为单接口或双接口。通过数值分析，分别计算当抽汽管道接口为单接口和双接口时，再热器系统内工质的流量及压力分布趋势，确定合理的接口方案。因仅需得到再热器系统抽汽后，系统内工质流量及压力分布趋势，所以可以将计算模型简化为二维模型，忽略再热器集箱及连接管具体布置形式，节省计算资源。计算域网格见图1。对于单抽汽接口方案，计算模型边界设置有1个低温再热器人口、1 个抽汽出口、1 个高温再热器出口；对于双抽汽接口方案，计算模型边界设置有1 个低温再热器人口、2 个抽汽出口、1 个高温再热器出口。图1计算域网格划分图根据锅炉BMCR工况的设计数据，确定计算边界条件，见表2。表2计算边界条件项目单位数据人口工质流量kg/s250人口工质压力MPa.g5.4人口工质密度kg/m10.783计算结果分析图2、图3 分别为单接口和双接口方案计算域内工质压力分布及流速分布云图。分别在低温再热器人口管道、低温再热器出口管道、高温再热器出口管道设置6 个截面，提取质量流量的计算数据，见表3。图2工质压力分布云图图3工质流速分布云图表3各截面质量流量计算结果项目单位单抽汽接口双抽汽接口低再人口截面（左1）kg/s125125低再人口截面（右1）kg/s125125低再出口截面（左2）kg/s100112低再出口截面（右2）kg/s125113高再出口截面（左3）kg/s111112高再出口截面（右3）kg/s113113根据表3 计算结果，当采用单抽汽接口方案时，靠近抽汽接口位置的高温再热器管屏内工质流量比远离抽汽接口位置的高温再热器管屏内工质流量低，将导致高温再热器不同管屏之间出现流量不均的现象。当抽汽供热时，锅炉长期处于高负荷运行工况，高温再热器不同屏间流量不均将可能导致高温再热器出现超温或爆管情况，降低受热面使用寿命。采用双接口方案时，高温再热器各屏间流量相对均匀。虽然高温再热器内工质流量与当前锅炉负荷不匹配，但可以通过升级受热面管子材料等手段，预防超温和爆管情况的发生。根据以上数值分析结果，最终确定锅炉抽汽方案采用双接口方案，抽汽接口取自低温再热器出口集箱。4实际运行情况表4中记录了工业供汽系统的设计配合参数。锅炉投运后，在2 1 0 MW发电负荷工况下，锅炉上接第5 页上接第3 页造炉锅14总第3 0 0 期制了解上述吹灰器提升阀开启、关闭原理后，可制定出延迟开启和提前关闭提升阀的方案，具体方案为：在原撞销板上加装延长板，将原有撞销去除并在延长板靠近吹灰器尾部侧重新安装一个撞销。通过这样的改动，可以将撞销与凸轮间的距离加长，从而达到延迟开启和提前关闭提升阀的目的。通过某电厂对治理吹灰孔漏灰的实际效果来看，在吹灰孔密封盒外侧增加密封装置后，位置较低的吹灰孔的漏灰现象已得到明显改善，位置较运行期间脱硝入口烟温。另建议在机组负荷低于30%Pe时锅炉采用两煤运行，同时优化控制逻辑降低机组运行氧量，确保NO，排放小时均值满足环保要求。4结论试验结果表明：1）A、B、C 磨煤机的最低出力分别为2 0 t/h、25t/h和2 0 t/h，满足深调工况下制粉系统最低煤量的要求。2)机组运行负荷为2 0%Pe时，锅炉燃烧基本稳定，炉膛负压波动在正常范围内，锅炉火检波动正常；水冷壁流量分配特性、水冷壁压降、各级受热面工质出口温度均无异常，未出现受热面超温及受给水流量约为7 0 0/h，锅炉主蒸汽温度为5 7 4，低温再热器抽汽流量为6 2 t/h，抽汽温度为48 3。对比锅炉设计数据，此时锅炉负荷略低于7 0%THA负荷，设计抽汽流量小于5 4t/h，设计抽汽温度约488，实际运行抽汽量略高于设计值而抽汽温度略低于设计值，与锅炉设计数据基本相符。表4锅炉设计数据与实际运行数据对比项目单位数据实际运行负荷工况/BMCRTHA70%THA(210MW)主蒸汽温度574574574574抽汽点温度486486488483抽汽量Vh95815462高的吹灰孔仍存在少量漏灰，但对少量漏灰的吹灰孔通过调整吹灰器启吹及止吹时间，位置较高的吹灰孔也不再漏灰，效果非常明显4结束语塔式锅炉伸缩式吹灰器吹灰孔漏灰虽然对机组的正常生产影响不大，但是会给电厂文明生产产生影响而且需要消耗人力、物力、财力去清理积灰，治理好吹灰孔漏灰会给电厂节约生产成本并且会成为电厂创先创优的“加分项”。热面相邻管温度偏差大的现象，水动力安全可靠。3）机组运行负荷为2 0%Pe时，SCR人口烟温在2 8 5 3 0 4之间，低于脱硝系统投人要求，建议进行烟气旁路改造，提高机组深度调峰运行期间脱硝人口烟温，参考文献1许俊锋.新时代“双碳”背景下燃煤机组灵活性改造研究与实践 J.内蒙古科技与经济，2 0 2 2,0 6：1 0 2-103.2梁芳.“双碳”目标下煤电灵活性改造误区及改进措施 J.中国电力企业管理，2 0 2 1,2 5：7 2-7 3.3郑晓军.超临界机组锅炉分隔屏过热器管屏乱排问题分析及解决方法 J.锅炉制造，2 0 1 8,0 5:2 3-2 6.4狄晓东.不带再循环泵超临界机组启动参数控制J.锅炉制造,2 0 1 9,0 1:2 3-2 5.5结论对于在低温再热器出口设置抽汽管道的再热器系统，通过数值模拟计算，分别得到当设置单抽汽接口和双抽汽接口时，再热器系统内工质的流量分配和压力趋势。根据分析结果，最终选定更合理的双抽汽接口方案，并完成抽汽管道设计，实现锅炉抽汽满足工业供汽需求。参考文献1于勇.Fluent入门与进阶教程M.北京：北京理工大学出版社，2 0 0 8.2沈维道，蒋智敏，童钧耕.工程热力学（第三版）M.北京：高等教育出版社.