隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展,目前超(超)臨界機組已逐步成為電網(wǎng)調峰的主力機組,同時也會給鍋爐受熱面帶了一些安全問題,尤其是鍋爐工質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計及運行導致的各種熱偏差影響,使得受熱面部分管段可能產(chǎn)生超溫問題;同時,由于運行參數(shù)更高,在提高蒸汽溫度的同時也會加速管內(nèi)高溫氧化過程,形成導熱系數(shù)較低的氧化膜,會使得管內(nèi)蒸汽冷卻速度下降導致超溫;此外,鍋爐頻繁進行變負荷運行,可能會使得鍋爐各個調節(jié)配合系統(tǒng)不協(xié)調,導致受熱面管道超溫。因此,研究現(xiàn)有超(超)臨界鍋爐機組運行對受熱面安全性的影響,對保證機組安全、可靠運行以及先進700℃超超臨界機組的設計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,以工質溫度最高的高溫過熱器為研究對象,分析負荷變動時過熱器的非穩(wěn)態(tài)管壁溫度場變化規(guī)律。在施加溫度、流量、氧化皮等不同邊界條件。下計算了過熱器的壁溫分布,得到了沿蒸汽流程方向單根過熱器管的管壁溫度分布規(guī)律,并研究了各邊界條件對過熱器管壁溫度的影響關系。開展了奧氏體鋼HR3C和鎳基合金282在600-700℃、25MPa無氧超臨界水環(huán)境下的氧化試驗,流速為0-5ml/min。獲得了兩種700℃機組候選材料(奧氏體鋼HR3C和鎳基合金Haynes 282)在不同溫度下的氧化動力學曲線,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。通過分析發(fā)現(xiàn),在本試驗環(huán)境下Fe離子沿著尖晶石層向外擴散是HR3C氧化速率的主要控制因素,而Haynes 282的氧化過程可能是受到鉻離子向外擴散的控制。同時,溫度的變化會影響兩種材料的氧化動力學。隨著溫度升高,氧化速率都隨之增大。在600℃時,HR3C試樣的氧化動力學遵循拋物線規(guī)律,而在650℃和700℃時遵循立方規(guī)律;Haynes 282在600℃時同樣遵循拋物線規(guī)律,而在650℃和700℃時的氧化動力學介于拋物線規(guī)律和直線規(guī)律之間。對三種變工況情況下的不同空間位置管屏的過熱器管進行了溫度場計算,得到了相應時刻表盤工況運行參數(shù)下的各個管子的溫度變化規(guī)律。研究表明:管壁溫度最高的時刻并不一定發(fā)生在負荷最高的時刻,在較低負荷工況時依然會發(fā)生超溫情況。研究了氧化膜隨時間變化對管壁溫度分布的影響規(guī)律,并綜合其他影響因素進行了分析。發(fā)現(xiàn)蒸汽流量對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�；诨疑P聯(lián)對影響過熱器管壁溫度的因素進行了分析,選取閾值超過0.7的14種因素作為輸入量,利用神經(jīng)網(wǎng)絡對三種不同負荷條件下過熱器管道溫度變化進行了預測,預測結果最大相對誤差為1.42%,能夠對超溫預警起到良好的指導作用。
【學位單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位年份】：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??隨著中國經(jīng)濟的快速增長，對于電力的需求日益增加，促進了我國電力工速發(fā)展。根據(jù)國家統(tǒng)計局公布的數(shù)據(jù)１Ｕ］，２００７－２０１６年全國發(fā)電裝機容量和火機容量呈逐年穩(wěn)步遞增趨勢，圖１－１所示。截止２０１７年底，全國發(fā)電裝機容為丨７．７７億千瓦，比２０１６年末增長７．６°／。；其中，火電裝機容量約為１１．０６億千增長４．３％。由此可見，火電機組仍占據(jù)我國電力系統(tǒng)的基礎性地位。??

圖１－３研宄技術路線圖??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??２．１受熱面單管溫度場機理模型建立??圖２－１所示為超（超）臨界機組鍋爐高溫受熱面布置示意圖，屏式過熱器在爐??膛出口處布置，高溫過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，尤其是高溫過熱器和高溫再熱器，分別??代表著過熱器系統(tǒng)和再熱器系統(tǒng)工質中的最高溫度。??ｔｅａ?洱織％娜．！王?ａｍｕ??級也秘瘡＇?、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）臨界機組鍋爐過熱器、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：2866586