1000MW超超临界褐煤锅炉冷态空气动力场试验研究

摘要

我国的褐煤资源十分丰富，具有水分高、灰分高、发热量低的特点。超超临界机组作为有效利用能源的一项新技术，具有工质参数高、机组效率高、环境污染小和可靠性高等特点，成为目前我国洁净煤发电技术的必然选择，是满足中国电力可持续发展的重要发电技术。目前国内还没有燃褐煤的1000MW等级超超临界锅炉。本文通过冷态实验的方法研究燃用褐煤的1000MW等级超超临界锅炉炉内的空气动力场，为开发自主知识产权的1000MW等级超超临界褐煤锅炉燃烧系统提供参考。
　　本文首先进行了燃烧器的设计计算，在得到燃烧器的具体参数后，以拟建设的国内首台1000MW超超临界褐煤锅炉为原型，根据模化原理，建立了与原型比例为1：30的冷态试验台，分别通过烟雾示踪的方法和恒温热线风速仪对炉内空气动力场进行研究。
　　通过试验可以在炉膛内看出较明显的双切圆气流形式，切圆形状为斜椭圆形，在炉内呈现倒“八”字，气流分布的对称性和炉膛充满度较好。在单炉膛双切圆的气流组织形式中，中间水冷壁的存在与否对流场没有明显影响。各个截面的气流对炉膛壁面均有不同程度的冲刷，相比之下，燃尽区的壁面冲刷情况更为严重，而气流对前后墙的冲刷比其对侧墙的冲刷要更严重。在对炉膛出口截面的速度场分析中，可以看到单炉膛双切圆的气流形式明显减小了炉膛出口截面的速度偏差。
　　燃尽风率的变化对燃尽区和炉膛出口截面的流场整体分布特点没有明显的影响。燃尽风率的增大，增强了燃尽区的气流混合，有利于燃料的燃尽，但同时气流贴壁情况和炉膛出口截面速度分布的不均匀性也随之加剧。因此，燃尽风率不宜过大或过小，最佳选择为20.5。

目录

1000MW 超超临界褐煤锅炉冷态空气动力场试验研究

STUDY OF THE AERODYNAMIC FIELD IN A1000MW LIGNITE-FIRED ULTRASUPERCRITICAL BOILER

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 我国褐煤的特点

1.1.1 我国能源消耗基本现状

1.1.2 我国褐煤的分布及储量情况

1.1.3 我国褐煤的特点及燃烧特性

1.2 超超临界技术的介绍

1.2.1 超超临界锅炉的含义与优点

1.2.2 国外超超临界燃褐煤锅炉的发展现状

1.2.3 国内超超临界燃褐煤锅炉的发展现状

1.3 自主开发超超临界燃褐煤锅炉的重大意义

1.4 课题研究内容

第2章 试验台模化计算及试验系统和方法

2.1 1000MW 褐煤锅炉和燃烧器原型简介

2.1.1 锅炉主要设计参数

2.1.2 锅炉燃烧器布置及结构

2.2 燃烧器设计计算

2.2.1 热力计算与风量计算

2.2.2 燃烧器喷口近似折算

2.3 试验台本体模化计算

2.3.1 相似理论

2.3.2 模化理论

2.3.3 自模化区

2.3.4 模化方法选取

2.3.5 试验台模化计算

2.4 试验系统设计

2.4.1 试验台总体设计

2.4.2 试验台本体

2.4.3 试验台通风管路

2.4.4 流量控制系统

2.4.5 压力监测系统

2.5 试验方法及原理

2.5.1 烟雾示踪试验原理

2.5.2 恒温热线热膜风速仪的工作原理

2.6 本章小结

第3章 炉膛燃烧器区示踪试验

3.1 试验内容

3.1.1 示踪试验研究内容

3.1.2 试验方法和步骤

3.2 试验结果分析

3.2.1 炉膛对称性考察

3.2.2 中间水冷壁对炉内流场的影响

3.2.3 单炉膛双切圆流场特性

3.3 本章小结

第4章 炉膛燃烧器区空气动力场试验

4.1 试验内容与方法

4.1.1 炉膛燃烧器区空气动力场试验内容

4.1.2 试验方法与工况安排

4.2 试验结果分析

4.2.1 中间水冷壁对炉内流场的影响

4.2.2 切圆流场的特性

4.2.3 燃尽风率对燃尽风喷口截面流场的影响

4.2.4 气流贴壁情况分析

4.3 本章小结

第5章 炉膛出口速度分布特性试验

5.1 炉膛出口速度偏差

5.2 数据处理原则

5.3 试验方法与工况

5.4 试验结果分析

5.4.1 沿炉膛出口截面水平方向速度分布

5.4.2 整个炉膛出口截面速度分布

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢