摘要
近年来，我国在热力发电行业已经投入运行了大量的超临界压力参数发电机组。保证超临界以及超超临界锅炉水冷壁管的稳定运行已成为引起人们广泛关注的重要研究课题。其中，由水冷壁爆管引起的机组停运占总事故的一半以上，严重影响机组的稳定运行。 本文以国内首台自行设计制造的660MW超超临界二次再热锅炉为例，对锅炉水冷壁系统失效机理进行总结归纳，确定容易导致水冷壁爆管的最主要原因。其次，采用数值模拟过程中涉及的模型，根据炉膛内部结构和设计参数构建模型，使用Gambit软件对锅炉内部构造进行网格划分，最后通过Fluent软件对炉膛中煤粉颗粒整体的燃烧过程进行数值模拟。计算炉膛中煤粉颗粒的速度场，炉膛中O2含量云图，CO浓度场和最关键的温度场分布情况。通过仿真结果可以清楚得出到炉内温度变化情况，从而确定锅炉运行过程中火焰中心位置向该模型的左侧偏移，本次实验规定的左侧壁温高于其他区域温度，由于炉膛中热辐射是影响水冷壁温度的最主要原因，在燃烧器喷口C处炉墙温度最高，容易造成水冷壁爆管。根据煤粉燃烧时热负荷沿炉膛四周高度分布的特点，将660MW超超临界锅炉炉膛螺旋盘管的水冷壁分成7个部分，建立各部分的平衡方程，并对不同区段进行热力计算，得出水冷壁管外壁热负荷分布情况。在接近临界工况时，沿着高度方向逐步计算和确定水冷壁管中工作流体的汽化过程，确定水冷壁管内壁的热负荷分布，找出传热恶化可能出现的位置。最后计算及分析由于传热恶化而导致水冷壁爆管时的温度，找出最容易发生爆管的具体位置。本文对于防止炉膛内部局部超温，预测水冷壁超温位置及保障锅炉稳定安全运行有着重要意义。
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