超超临界锅炉垂直管圈水冷壁水动力特性对金属壁温的影响.pdf

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1、学校代码：10286分类号：TK222密级：公开UDC：621.1学号：150380超超临界锅炉垂直管圈水冷壁水动力特性对金属壁温的影响研究生姓名：沈倩导师姓名：周克毅教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称动力工程及工程热物理论文答辩日期2018年6月9日二级学科名称热能工程学位授予日期2018年月日答辩委员会主席盛昌栋教授评阅人2018年6月19日硕士学位论文超超临界锅炉垂直管圈水冷壁水动力特性对金属壁温的影响专业名称：动力工程及工程热物理研究生姓名：沈倩导师姓名：周克毅EFFECTSONMETALWALLTEMPERATU

2、REBYHYDRODYNAMICCHARACTERISTICSOFVERTICALWATER-WALLINULTRA-SUPERCRITICALPRESSUREBOILERSADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYSHENQianSupervisedbyProf.ZHOUKe-yiSchoolofEnergyandEnvironmentSoutheastUniversityJune2018东南大学学位论文独创性声明

3、本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影

4、印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要论文题目：超超临界锅炉垂直管圈水冷壁水动力特性对金属壁温的影响硕士研究生姓名：沈倩导师姓名：周克毅学校名称：东南大学正文：随着超超临界机组容量的增大，锅炉在运行过程中暴露的问题也越来越多。因锅炉受热面水动力特性不良引起的水冷壁金属超温现象时有发生，长期的壁

5、温波动还会使得水冷壁出现横向裂纹，导致水冷壁泄漏，严重危害锅炉的安全有效运行。锅炉蒸发区的水动力特性对炉膛水冷壁的安全性有重要影响，本文针对超超临界锅炉垂直管圈水冷壁的横向裂纹问题，重点研究水动力特性对金属壁温的影响。研究中以某660MW超超临界直流锅炉为对象，首先依据水冷壁系统结构特征，划分水冷壁流动网络，同时确定合适的水动力计算方法，建立超临界压力下单相流体阻力计算模型、炉膛热负荷计算模型以及金属壁温计算模型，编制了完整的计算程序。其中，热负荷模型是根据现场壁温测点数据，通过计算各管屏流量分配和热量分配得到的。然后，在验证热负荷模型正确性的

6、基础上，着重对目前该锅炉下炉膛水冷壁在BMCR工况下的运行特征进行了分析，包括水冷壁管内流量分布、炉膛热负荷分布、水冷壁管出口温度分布和工质相变点高度分布以及这些分布与节流圈孔径大小的关系。其后，利用模型计算了下炉膛水冷壁在不同运行工况、进口流量、进口温度、进口压力条件下的金属壁温分布、金属壁温变化量、相变点高度分布以及相变点高度变化量等，确定这些因素变化对水冷壁管出口金属壁温和管内工质相变点高度的影响，并进一步分析了这些因素变化对横向裂纹产生的可能影响。结果表明，水冷壁管内工质在标高36m到51m之间发生相变，同时在各墙40号管到190号管之

7、间的区域，水冷壁管金属壁温高且变化幅度大，容易发生横向裂纹，这与现场横向裂纹产生的位置基本一致。最后，针对水冷壁中间集箱附近的异形区域建立了数值计算模型，计算了局部金属温度分布，分析了变工况运行对金属温度分布的影响，确定了异形区域温度最高的位置以及温度梯度最大的位置，为后续分析横向裂纹提供了重要的依据。本文研究结果可以用于预测水冷壁横向裂纹容易产生的位置，也可以为节流圈的改造提供理论依据，对提高炉膛水冷壁运行的安全性具有重要意义。关键词：超超临界；垂直管圈水冷壁；水动力特性；横向裂纹；金属壁温IAbstractAbstractTitle:Eff

8、ectsonmetalwalltemperaturebyhydrodynamiccharacteristicsofverticalwater-wall