E级燃气轮机余热锅炉过热蒸汽减温特性研究

摘要

余热锅炉是燃气-蒸汽联合循环电站的三大主要设备之一,其过热蒸汽温度较高,需要进行减温调节。本文针对E级余热锅炉过热器结构复杂的特点,先建立简化模型,由集箱的基本理论出发,通过数值模拟软件FLUENT对Π型、Z型和复合型集箱和不同的结构参数下的集箱内部流场进行了基本水力结构方面的数值模拟,研究、总结且验证得出了能够影响流量分配的所有几何尺寸因素。之后作者用Pro/e4.0软件创建了E级余热锅炉过热器的内部蒸汽区域以及外部烟气区域的三维模型,对蒸汽与烟气的流动与传热过程进行了数值模拟,得到各支管蒸汽质量流量、热偏差系数等参数的分布规律。最后对饱和蒸汽减温,喷水减温两种方式进行数值模拟,得到了不同方式下减温器内部温度、速度的分布规律。
　　水力结构数值模拟结果表明影响流量分配的结构因素为nd2/D2和L/(n0.5l)。nd2/D2越大,流量分配不均状况越明显;L/(n0.5l)越大,流量分配越均匀。同时,流量分配与出口位置有关,靠进出口的支管流量最大,若在集箱上均匀引入蒸汽时,随着引入管子的增多,流量偏差系数逐渐减小,分布逐渐均匀。
　　E级余热锅炉过热器内各支管的过热蒸汽的流量分布主要由过热器结构和蒸汽引入方式决定的,热负荷仅仅起到强化的作用,集箱的水力不均匀和烟气一侧的热力不均匀是造成热偏差的主要原因。
　　喷水减温时,喷射速度越大,减温效果越好,在喷射速度为150m/s,质量流量为8.3kg/s时减温效果最理想。饱和蒸汽减温时,压力越高减温后的过热蒸汽温度分布越均匀,流量越大减温后的过热蒸汽温度越低,因此可知,压力和流量是影响减温效果的两个重要因素。

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第一章 绪论

1.1 概述

1.2 过热器的研究方法

1.3 过热蒸汽减温减压装置研究

1.4 Ansys软件包简介

1.5 课题研究的内容及意义

第二章 数学物理模型

2.1 数学基本方法和基本算法

2.2 湍流模型

2.3 辐射模型

2.4 本章小结

第三章 余热锅炉过热器基本水力结构数值模拟

3.1 集箱水动力学理论

3.2 过热器的几何建模与网格划分

3.3 边界条件

3.4 基本水力结构模拟结果及分析

3.5 理想状况下的蒸汽引入方式研究

3.6 本章小结

第四章 E级余热锅炉过热器换热性能数值模拟

4.1 热偏差理论

4.2 余热锅炉热力计算

4.3 过热器模型建立及网格划分

4.4 边界条件

4.5 模拟结果与分析

4.6 本章小结

第五章 不同减温方式下过热蒸汽换热性能及优化

5.1 减温器模型建立及网格划分

5.2 喷水减温模拟

5.3 饱和蒸汽减温模拟

5.4 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录（一） 攻读硕士期间发表论文