超（超）臨界機(jī)組流動加速腐蝕問題及水冷壁節(jié)流圈結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、超（超）臨界火電機(jī)組采用了更高的蒸汽參數(shù)，提高了發(fā)電效率，得到廣泛的應(yīng)用，但運(yùn)行中還存在一些問題，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行的安全性。給水疏水系統(tǒng)內(nèi)的流動加速腐蝕(FAC)和水冷壁入口節(jié)流圈的結(jié)垢則是其中兩種典型問題，前者會造成管壁減薄甚至泄漏，后者容易導(dǎo)致水冷壁超溫甚至爆管。本文采用數(shù)值計(jì)算的方法對這兩種問題進(jìn)行了深入研究。
　　采用M.I.T.方法建立了直管段單相流FAC的數(shù)值計(jì)算模型，模型中將FAC分為腐蝕和傳質(zhì)兩個(gè)過程。依據(jù)計(jì)算和分

2、析確定腐蝕過程的速率遠(yuǎn)小于傳質(zhì)過程，為此對模型進(jìn)行了簡化，即FAC的速率由傳質(zhì)過程決定。在模型中引入材料鉻含量以及給水溶氧量對FAC速率的影響，給出臨界溶氧量的計(jì)算式，并采用CFD的方法計(jì)算流體邊界層內(nèi)的質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)。利用所建模型定量計(jì)算了溫度、pH值、溶氧量、流體流速和材料鉻含量對FAC速率的影響。結(jié)果表明FAC高發(fā)的溫度區(qū)間為150～200℃;采用合適的給水處理方式，加氨提高給水pH值或在給水中加入適量的氧均可以有效地抑制FAC的速

3、率，臨界溶氧量可用于指導(dǎo)火電廠給水含氧量的控制:材料的含鉻量越高，F(xiàn)AC速率越低，因此在FAC的高發(fā)區(qū)域應(yīng)選用含鉻量較高的材料;流場變化劇烈的部件是FAC的易發(fā)區(qū)域，這些區(qū)域存在嚴(yán)重的湍流現(xiàn)象，傳質(zhì)過程速率加快，進(jìn)而導(dǎo)致FAC的速率增大。所建模型也為今后建立含有更多參數(shù)的精確模型奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　水冷壁節(jié)流圈結(jié)垢來源于FAC所產(chǎn)生的溶性氧化鐵，結(jié)垢程度與節(jié)流圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)有密切關(guān)系。為此針對四分之一圓節(jié)流圈、錐形入口節(jié)流圈、長

4、徑噴嘴這三種非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)，采用CFD方法分別建立了相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算模型，研究節(jié)流圈結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化策略是在保證全管節(jié)流壓降的同時(shí)，使節(jié)流圈入口內(nèi)壁面上的最大壓降值盡可能降低。計(jì)算中分別改變各種節(jié)流圈的厚度、孔徑和入口倒角，并將其數(shù)值計(jì)算的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流圈進(jìn)行對比。數(shù)據(jù)表明當(dāng)入口內(nèi)壁面與內(nèi)部流場較為吻合時(shí)可以有效地降低內(nèi)壁面上的最大壓降:在鍋爐BMCR工況下優(yōu)化后的三種非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流圈內(nèi)壁面上的最大壓降值均小于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流圈，可以減輕水