超臨界機(jī)組鍋爐20%負(fù)荷深度調(diào)峰水動(dòng)力實(shí)爐試驗(yàn)研究

吳鵬舉，朱 超，萬(wàn) 李，楊 冬，邢勝利，徐 勇

（1.國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院，陜西 西安 710100；2.西安交通大學(xué)動(dòng)力工程多相流國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710049；3.華能陜西秦嶺發(fā)電有限公司，陜西 華陰 714000）

目前，煤炭資源在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占比仍接近60%，其主體地位在未來(lái)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)很難改變[1]。隨著我國(guó)電網(wǎng)裝機(jī)容量的快速增加，電力供需不匹配問(wèn)題日益嚴(yán)峻，居民用電量遠(yuǎn)小于供電量的現(xiàn)象使得電廠燃煤機(jī)組時(shí)常處于深度調(diào)峰低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)[2]。此外，隨著新能源發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，燃煤機(jī)組的上網(wǎng)空間被大規(guī)模占據(jù)。加之風(fēng)能等新能源具有波動(dòng)性大、穩(wěn)定性差等反調(diào)峰特性，進(jìn)一步給燃煤機(jī)組調(diào)峰過(guò)程帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)和限制[3-4]。目前，參與深度調(diào)峰的發(fā)電機(jī)組數(shù)量較少，并且調(diào)峰深度也不夠。因此，挖掘現(xiàn)有燃煤機(jī)組的深度調(diào)峰能力成為重要研究課題。

鍋爐的安全穩(wěn)定性是燃煤機(jī)組調(diào)峰可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。超臨界機(jī)組直流鍋爐通常采取變壓運(yùn)行方式，機(jī)組運(yùn)行壓力在額定負(fù)荷壓力和深度調(diào)峰負(fù)荷壓力之間變化時(shí)，其水冷壁管內(nèi)工質(zhì)的溫度、壓力、焓值等物性參數(shù)也會(huì)隨之發(fā)生改變，導(dǎo)致管內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)的復(fù)雜性[5]。在深度調(diào)峰低負(fù)荷運(yùn)行工況下，爐內(nèi)火焰分布的不均勻性、動(dòng)力不足以及壓力低等問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致水冷壁較大的汽溫偏差，進(jìn)而引發(fā)金屬管壁超溫甚至發(fā)生爆管現(xiàn)象[6]。低負(fù)荷時(shí)較大的管內(nèi)工質(zhì)汽水密度差也會(huì)使部分危險(xiǎn)水冷壁管的流動(dòng)穩(wěn)定特性變差，易出現(xiàn)并聯(lián)管流量周期脈動(dòng)，從而引起金屬受熱面疲勞損壞[7]。同時(shí)，組成超臨界機(jī)組直流鍋爐水冷壁系統(tǒng)的元件種類和數(shù)量較多，需要保證復(fù)雜系統(tǒng)條件下的水動(dòng)力安全性。因此，計(jì)算分析超臨界機(jī)組鍋爐深度調(diào)峰負(fù)荷時(shí)水動(dòng)力特性對(duì)于確保鍋爐深度調(diào)峰運(yùn)行過(guò)程的安全可靠具有重要意義。

本文針對(duì)華能陜西秦嶺發(fā)電有限公司7號(hào)超臨界660 MW機(jī)組鍋爐的結(jié)構(gòu)布置方案，采用能夠處理復(fù)雜回路的流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)法[8-9]，突破30%BMCR最低啟動(dòng)負(fù)荷的限制，在實(shí)爐試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，計(jì)算鍋爐在132 MW（20%BMCR）深度調(diào)峰干態(tài)運(yùn)行負(fù)荷時(shí)的水動(dòng)力特性，并校核計(jì)算最低負(fù)荷時(shí)典型水冷壁管的流動(dòng)穩(wěn)定特性，全面評(píng)價(jià)和分析該機(jī)組鍋爐的深度調(diào)峰能力。

1 鍋爐概況

華能陜西秦嶺發(fā)電有限公司7號(hào)機(jī)組鍋爐為DG2141/25.4-Ⅱ6型超臨界660 MW機(jī)組變壓直流爐，采用前后墻對(duì)沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、緊身封閉、全鋼構(gòu)架的Π型設(shè)計(jì)布置。制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機(jī)正壓直吹方式，每爐配6臺(tái)磨煤機(jī)，燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)，5臺(tái)運(yùn)行1臺(tái)備用。36只低NOx旋流燃燒器分3層布置在爐膛前后墻上，使沿爐膛寬度方向熱負(fù)荷及煙氣溫度分布更均勻。

爐膛結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。爐膛斷面屬于長(zhǎng)矩形式，寬度為22 162.4 mm，深度為15 456.8 mm。水冷壁下集箱標(biāo)高為7 500 mm，汽水分離器標(biāo)高為78 000 mm。整個(gè)爐膛四周為全焊式膜式水冷壁，由下部螺旋盤繞上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁組成，兩者間由過(guò)渡水冷壁和混合集箱轉(zhuǎn)換連接。爐膛下部冷灰斗水冷壁采用材料為15CrMoG光管；中部螺旋水冷壁采用內(nèi)螺紋管，材料為SA-213T2；上部垂直水冷壁采用光管，材料為15CrMoG。該爐膛布置的特點(diǎn)在于后墻出口螺旋管中每3根抽1根管子直接上升成為垂直水冷壁后墻凝渣管。這種結(jié)構(gòu)的過(guò)渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁的荷載平穩(wěn)地傳遞到上部水冷壁。

圖1 爐膛結(jié)構(gòu)示意（mm）Fig.1 Schematic diagram of the furnace structure (mm)

根據(jù)實(shí)爐試驗(yàn)數(shù)據(jù)，660 MW（BMCR）負(fù)荷和132 MW（20%BMCR）深度調(diào)峰干態(tài)運(yùn)行負(fù)荷時(shí)，該機(jī)組鍋爐的水冷壁運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 水冷壁運(yùn)行參數(shù)Tab.1 Operating parameters of the water wall

2 數(shù)學(xué)模型

2.1 回路劃分與熱負(fù)荷分布

鍋爐水冷壁系統(tǒng)由大量串并聯(lián)管組成，其吸熱情況和結(jié)構(gòu)布置各不相同。為了節(jié)省程序計(jì)算時(shí)間，需要將相鄰的吸熱量和結(jié)構(gòu)布置情況接近的水冷壁管劃分為相同回路，并且統(tǒng)一設(shè)置該回路的熱力參數(shù)和幾何結(jié)構(gòu)。為了減小求解誤差，回路劃分應(yīng)遵循以下原則：在爐膛水平方向吸熱偏差或幾何結(jié)構(gòu)變化較劇烈的部位，回路劃分應(yīng)較為密集，對(duì)應(yīng)每回路分配管子根數(shù)較少；而在吸熱偏差或幾何結(jié)構(gòu)變化較平緩的區(qū)域，回路劃分應(yīng)較為稀疏。

圖2 為下?tīng)t膛螺旋管圈計(jì)算回路劃分示意?；芈穭澐謺r(shí)，結(jié)合爐膛的熱負(fù)荷分布曲線，分配各回路的管子根數(shù)。本文將下?tīng)t膛492根螺旋水冷壁管劃分為26個(gè)回路，圖中外圍數(shù)字為回路號(hào)，對(duì)應(yīng)位置的內(nèi)圈數(shù)字為該回路的管子根數(shù)。按照相同的方法，將上爐膛1 428根垂直水冷壁管劃分為78個(gè)回路。此外，從后墻螺旋水冷壁直接上升為后墻垂直水冷壁的48根管子單獨(dú)劃分為2個(gè)回路，水平煙道左右側(cè)墻管子各劃分為2個(gè)回路。

圖2 下?tīng)t膛螺旋管回路劃分Fig.2 The loop division of spiral tubes in lower furnace

參照典型前后墻對(duì)沖燃燒鍋爐爐膛熱負(fù)荷經(jīng)驗(yàn)曲線，結(jié)合華能陜西秦嶺發(fā)電有限公司超臨界機(jī)組鍋爐實(shí)際結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)，以及同類型鍋爐相關(guān)數(shù)值模擬結(jié)果[10]，計(jì)算得到鍋爐在機(jī)組660 MW負(fù)荷和132 MW深度調(diào)峰負(fù)荷時(shí)沿爐膛高度方向的熱負(fù)荷分布曲線以及沿爐膛寬度或深度方向的吸熱偏差曲線，具體見(jiàn)文獻(xiàn)[11]。

2.2 非線性迭代計(jì)算模型

超臨界機(jī)組鍋爐的水冷壁系統(tǒng)包括大量水冷壁管和各類集箱?；诹鲃?dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)法的非線性迭代計(jì)算模型適用于復(fù)雜系統(tǒng)，該方法將水冷壁系統(tǒng)的所有元件等效為流量回路和壓力節(jié)點(diǎn)，具有求解快、精度高的優(yōu)點(diǎn)[8-9]。

圖3 為超臨界660 MW機(jī)組鍋爐的流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)示意。圖中編號(hào)依次為回路編號(hào)和節(jié)點(diǎn)編號(hào)。進(jìn)出口集箱相同的水冷壁并聯(lián)管束第i回路的壓降與其對(duì)應(yīng)的管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流量之間存在一定的函數(shù)關(guān)系，即

式中：Δp(i)為第i回路的壓降，Pa；Mi為第i回路的質(zhì)量流量，kg/s。

列出回路遵守的動(dòng)量守恒方程式，共192個(gè)：

式中：p(i)in為第i回路的入口壓力，Pa；p(i)out為第i回路的出口壓力，Pa。

列出節(jié)點(diǎn)遵守的質(zhì)量守恒方程式，共85個(gè)：

式中：∑[M(i)in]為節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)所有入口回路的質(zhì)量流量，kg/s；∑[M(i)out]為節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)所有出口回路的質(zhì)量流量，kg/s。

超臨界660 MW機(jī)組鍋爐流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)共包括277個(gè)封閉的非線性方程組，通過(guò)回路流量與壓降之間存在的函數(shù)關(guān)系，運(yùn)用擬牛頓法迭代求解出回路流量和節(jié)點(diǎn)壓力，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步計(jì)算壁溫。

2.3 壁溫計(jì)算模型

通過(guò)等截面直肋導(dǎo)熱控制方程原理，結(jié)合爐膛均流系數(shù)分布模型，可以求解得到超臨界機(jī)組鍋爐水冷壁管的內(nèi)壁溫度、中間點(diǎn)溫度、外壁溫度、鰭根溫度和鰭端溫度，具體求解方法見(jiàn)文獻(xiàn)[12]。

根據(jù)同類型水冷壁管流動(dòng)傳熱試驗(yàn)研究，在考慮各類換熱情況的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入亞臨界、近臨界及超臨界壓力區(qū)內(nèi)螺紋管和光管的傳熱關(guān)聯(lián)式[13-14]，建立完整可靠的超臨界機(jī)組鍋爐水冷壁管壁溫計(jì)算模型。

圖3 流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（mm）Fig.3 The flow network system (mm)

3 計(jì)算模型驗(yàn)證

選取實(shí)爐數(shù)據(jù)中電負(fù)荷為660 MW，且運(yùn)行參數(shù)為BMCR負(fù)荷的現(xiàn)場(chǎng)工況進(jìn)行比較計(jì)算分析，以驗(yàn)證超臨界機(jī)組鍋爐水動(dòng)力計(jì)算模型的可靠性。

3.1 水冷壁系統(tǒng)壓力計(jì)算結(jié)果與實(shí)爐數(shù)據(jù)比較

表2 給出了660 MW負(fù)荷時(shí)計(jì)算得到的水冷壁系統(tǒng)各部分壓力。其中，水冷壁入口集箱至汽水分離器之間的壓降，即水冷壁系統(tǒng)總壓降為2.426 MPa。根據(jù)華能陜西秦嶺發(fā)電有限公司實(shí)爐試驗(yàn)數(shù)據(jù)，省煤器入口壓力為29.01 MPa，汽水分離器壓力為26.98 MPa。省煤器入口工質(zhì)溫度為290.51 ℃，密度為765.21 kg/m3。省煤器入口集箱和水冷壁入口集箱的標(biāo)高分別為48 300、7 500 mm，得到二者之間的重位壓降為0.306 MPa。按照水動(dòng)力計(jì)算方法[12]，得到省煤器內(nèi)工質(zhì)摩擦壓降為0.1 MPa。則實(shí)爐試驗(yàn)測(cè)得的水冷壁系統(tǒng)總壓降為(29.01+0.306-0.1)-26.98＝2.236 MPa，與程序計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差為8.50%，兩者吻合較好，說(shuō)明本文建立的壓降模型和單管計(jì)算程序正確可靠。

3.2 爐膛出口汽溫計(jì)算結(jié)果與實(shí)爐數(shù)據(jù)比較

660 MW負(fù)荷時(shí)，程序計(jì)算得到的上爐膛四面墻水冷壁出口工質(zhì)最高溫度為420.7 ℃，工質(zhì)最低溫度為403.4 ℃；實(shí)爐試驗(yàn)數(shù)據(jù)中，水冷壁出口工質(zhì)最高溫度為422.6 ℃，最低溫度為401.2 ℃。最高溫度偏差為0.45%，最低溫度偏差為-0.55%，二者的偏差范圍很小，即管屏出口汽溫吻合較好，充分驗(yàn)證了計(jì)算模型的可靠性。

表2 660 MW負(fù)荷時(shí)水冷壁系統(tǒng)各部分壓力 單位：MPaTab.2 The pressure of each part in water wall system at 660 MW

4 132 MW深度調(diào)峰負(fù)荷計(jì)算結(jié)果與分析

4.1 水冷壁系統(tǒng)壓力計(jì)算結(jié)果與實(shí)爐數(shù)據(jù)比較

表3 給出了132 MW深度調(diào)峰負(fù)荷時(shí)水冷壁系統(tǒng)各部分壓力計(jì)算結(jié)果。由表3可見(jiàn)，各爐墻水冷壁壓降偏差合理，132 MW負(fù)荷時(shí)計(jì)算得到的水冷壁系統(tǒng)總壓降為0.582 MPa。根據(jù)華能陜西秦嶺發(fā)電有限公司實(shí)爐試驗(yàn)數(shù)據(jù)，省煤器入口壓力為9.53 MPa，汽水分離器壓力為9.15 MPa。省煤器入口工質(zhì)溫度為205.7 ℃，密度為863.959 kg/m3，得到省煤器入口集箱至水冷壁入口集箱之間的重位壓降為0.345 MPa。按照水動(dòng)力計(jì)算方法[12]，得到省煤器內(nèi)工質(zhì)摩擦壓降為0.1 MPa。則實(shí)爐試驗(yàn)測(cè)得的水冷壁總壓降為(9.53+0.345-0.1)-9.15＝0.625 MPa，與程序計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差為-6.88%，兩者吻合較好。

表3 132 MW負(fù)荷時(shí)水冷壁系統(tǒng)各部分壓力 單位：MPaTab.3 The pressure of each part in water wall system at 132 MW

4.2 回路流量分配

圖4 和圖5分別為132 MW深度調(diào)峰負(fù)荷時(shí)下?tīng)t膛和上爐膛受熱回路的質(zhì)量流速分布。由于幾何結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)，前墻與后墻質(zhì)量流速分布趨勢(shì)相同，左右側(cè)墻質(zhì)量流速分布趨勢(shì)相同。對(duì)于下?tīng)t膛，由于所有內(nèi)螺紋螺旋管圈均勻地繞過(guò)爐膛四面墻區(qū)域，各受熱管之間的吸熱量非常接近，因此質(zhì)量流速偏差很小。而各螺旋管之間較小的長(zhǎng)度差異是引起流量偏差的主要原因，水冷壁管越長(zhǎng)，其流動(dòng)阻力越大，導(dǎo)致其質(zhì)量流速越小。對(duì)于上爐膛，水平方向較大的吸熱偏差是引起質(zhì)量流速偏差的主要原因。由圖4和圖5可以看出，與水平方向吸熱偏差曲線的拋物線特征相反，爐膛各墻并聯(lián)垂直水冷壁的質(zhì)量流速分布曲線呈現(xiàn)兩端高中間低的特點(diǎn)。此時(shí)流量分配與熱負(fù)荷呈負(fù)響應(yīng)特性，即管內(nèi)工質(zhì)受熱越強(qiáng)，其流量越低。下?tīng)t膛和上爐膛最大質(zhì)量流速偏差分別為9.1%和15.7%，在合理范圍之內(nèi)。

圖4 132 MW負(fù)荷時(shí)下?tīng)t膛質(zhì)量流速分布Fig.4 The mass flux distribution in lower furnace at 132 MW

圖5 132 MW負(fù)荷時(shí)上爐膛質(zhì)量流速分布Fig.5 The mass flux distribution in upper furnace at 132 MW

4.3 爐膛出口汽溫分布計(jì)算結(jié)果與實(shí)爐數(shù)據(jù)比較

圖6 和圖7分別為132 MW深度調(diào)峰負(fù)荷時(shí)下?tīng)t膛和上爐膛受熱回路的出口汽溫分布。回路流量越小，對(duì)應(yīng)的出口汽溫越高。對(duì)于下?tīng)t膛，由于內(nèi)螺紋螺旋管圈受熱的均勻性，且出口工質(zhì)均處于兩相區(qū)，因此出口汽溫保持一致。對(duì)于上爐膛，水平方向的吸熱偏差導(dǎo)致其汽溫偏差較大?？傮w來(lái)看，除后墻外，各墻回路的出口工質(zhì)溫度分布與水平方向吸熱偏差規(guī)律相同，均呈明顯的拋物對(duì)稱性。由于后墻出口工質(zhì)大多數(shù)處于兩相區(qū)，所以溫度總體較低。四面墻最高出口汽溫和最低出口汽溫的偏差為32.9 ℃，在安全要求范圍之內(nèi)。

132 MW深度調(diào)峰負(fù)荷時(shí)，計(jì)算得到的水冷壁出口工質(zhì)溫度，即水冷壁出口混合集箱工質(zhì)溫度為309.4 ℃，對(duì)應(yīng)的實(shí)爐試驗(yàn)數(shù)據(jù)為308.56 ℃，兩者吻合較好。

圖6 132 MW負(fù)荷時(shí)下?tīng)t膛出口汽溫分布Fig.6 The outlet steam temperature distribution in lower furnace at 132 MW

圖7 132 MW負(fù)荷時(shí)上爐膛出口汽溫分布Fig.7 The outlet steam temperature distribution in upper furnace at 132 MW

4.4 壁溫與鰭片溫度分布

選取下?tīng)t膛最長(zhǎng)管6回路和上爐膛受熱最強(qiáng)管58回路為壁溫校核對(duì)象，圖8和圖9分別為這2個(gè)回路工質(zhì)溫度與管壁金屬溫度沿爐高的變化趨勢(shì)。由圖8可以看出：在132 MW深度調(diào)峰負(fù)荷下，工質(zhì)剛開(kāi)始一直處于單相區(qū)，爐膛熱負(fù)荷沿高度方向增加，因此工質(zhì)溫度和壁溫均隨著爐膛高度的增加而上升；隨后，流動(dòng)工質(zhì)進(jìn)入兩相區(qū)，換熱增強(qiáng)，管壁溫度有所下降，后隨著熱負(fù)荷的變化先增加后減??；在爐高27 m處外壁溫達(dá)到最大值，為327.4 ℃；其中突然變小的溫度點(diǎn)為繞過(guò)燃燒器不受熱的管段。

圖8 132 MW負(fù)荷時(shí)下?tīng)t膛6回路壁溫沿爐高的分布Fig.8 The wall temperature distribution along the furnace height of loop 6 in lower furnace at 132 MW

圖9 132 MW負(fù)荷時(shí)上爐膛58回路壁溫沿爐高的分布Fig.9 The wall temperature distribution along the furnace height of loop 58 in upper furnace at 132 MW

下?tīng)t膛采用內(nèi)螺紋螺旋管圈布置是超臨界機(jī)組鍋爐深度調(diào)峰負(fù)荷時(shí)水動(dòng)力安全可靠的關(guān)鍵所在，該結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）內(nèi)螺紋管具有強(qiáng)化傳熱效果，可防止或推遲傳熱惡化的發(fā)生[15]；2）在較低質(zhì)量流速及工質(zhì)干度條件下，能有效地控制膜態(tài)沸騰[16]；3）有效抑制管內(nèi)流體分層流動(dòng)，降低管壁溫度水平和不均勻程度；4）各根螺旋管受熱較均勻，管間溫度偏差小；5）敏感性較小，運(yùn)行中不易堵塞。

從圖9可以看出：對(duì)于上爐膛58回路，工質(zhì)剛開(kāi)始因處于兩相區(qū)，爐膛熱負(fù)荷保持不變，上爐膛進(jìn)口處與下?tīng)t膛的出口處在爐膛高度上相差較小，故上爐膛進(jìn)口處與下?tīng)t膛出口處壁溫和鰭片溫度相差不大，傳熱效果較強(qiáng)；隨后，在經(jīng)過(guò)兩相區(qū)后，傳熱系數(shù)明顯降低，工質(zhì)溫度和管壁溫度開(kāi)始隨高度的增加不斷上升，在爐膛出口處外壁溫達(dá)到最大值，為369.2 ℃。

計(jì)算結(jié)果表明，132 MW深度調(diào)峰負(fù)荷時(shí)下?tīng)t膛和上爐膛的水冷壁溫度和鰭片溫度均處于材料允許范圍之內(nèi)，鍋爐運(yùn)行安全。

4.5 流動(dòng)不穩(wěn)定性校核

鍋爐水冷壁受熱管在熱負(fù)荷增大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)工質(zhì)汽水密度差增大，從而影響各并聯(lián)管流量分配。負(fù)荷越低時(shí)，工質(zhì)汽水密度差越大，部分危險(xiǎn)水冷壁管越容易發(fā)生流動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此，本文建立適用于超臨界機(jī)組鍋爐流動(dòng)不穩(wěn)定性分析的一維單通道通用數(shù)值計(jì)算模型[17]，選取受熱最強(qiáng)管下?tīng)t膛6回路和上爐膛58回路為校核對(duì)象，圖10和圖11分別為2個(gè)典型回路在132 MW深度調(diào)峰負(fù)荷時(shí)施加1.2倍熱負(fù)荷擾動(dòng)后的進(jìn)出口流量脈動(dòng)曲線。

圖10 132 MW負(fù)荷時(shí)6回路1.2倍熱負(fù)荷擾動(dòng)后進(jìn)出口流量脈動(dòng)曲線Fig.10 The inlet and outlet flow pulsation curves of loop 6 with 1.2 times thermal load disturbance at 132 MW

圖11 132 MW負(fù)荷時(shí)58回路1.2倍熱負(fù)荷擾動(dòng)進(jìn)出口流量脈動(dòng)曲線Fig.11 The inlet and outlet flow pulsation curves of loop 58 with 1.2 times thermal load disturbance at 132 MW

由圖10和圖11可以看出：下?tīng)t膛6回路和上爐膛58回路在出現(xiàn)熱負(fù)荷擾動(dòng)后，其進(jìn)出口流量均呈現(xiàn)反向脈動(dòng)特征，即進(jìn)口流量增加或減小時(shí)，對(duì)應(yīng)的出口流量減小或增加；但兩回路脈動(dòng)曲線的振幅均隨著時(shí)間逐漸減小，直至消失。說(shuō)明水冷壁管在深度調(diào)峰負(fù)荷時(shí)流動(dòng)穩(wěn)定特性良好，不會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)不穩(wěn)定性。

5 結(jié) 論

1）基于流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)法的非線性數(shù)學(xué)模型，計(jì)算得到華能陜西秦嶺發(fā)電有限公司7號(hào)超臨界機(jī)組鍋爐在660 MW負(fù)荷時(shí)的水動(dòng)力特性，并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)爐數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證了模型的可靠性。

2）在實(shí)爐試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，全面評(píng)價(jià)和分析了超臨界機(jī)組鍋爐在132 MW深度調(diào)峰干態(tài)運(yùn)行負(fù)荷時(shí)的水動(dòng)力安全性。實(shí)爐試驗(yàn)研究和水動(dòng)力計(jì)算表明，132 MW深度調(diào)峰負(fù)荷時(shí)水冷壁壓降和流量分配合理，爐膛四面墻流量分配均勻。受熱均勻的下?tīng)t膛內(nèi)螺紋螺旋管圈出口工質(zhì)處于兩相區(qū)，出口汽溫保持一致。上爐膛垂直管水平方向的吸熱偏差導(dǎo)致其出口汽溫偏差較大，最大出口汽溫偏差為32.9 ℃，在安全要求范圍內(nèi)。下?tīng)t膛和上爐膛受熱管最高壁溫分別為327.4、369.2 ℃，滿足材料強(qiáng)度和抗氧化要求。

3）流動(dòng)不穩(wěn)定性計(jì)算表明，下?tīng)t膛最長(zhǎng)管6回路和上爐膛受熱最強(qiáng)管58回路在熱負(fù)荷出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，進(jìn)出口流量脈動(dòng)曲線振幅均隨著時(shí)間逐漸減小，直至消失，說(shuō)明水冷壁管在132 MW深度調(diào)峰負(fù)荷時(shí)流動(dòng)穩(wěn)定特性良好。

4）華能陜西秦嶺發(fā)電有限公司7號(hào)超臨界660 MW機(jī)組鍋爐在進(jìn)行燃燒側(cè)精細(xì)化運(yùn)行調(diào)整、協(xié)調(diào)優(yōu)化及動(dòng)態(tài)分離器等改造后，鍋爐水動(dòng)力突破了30%BMCR最低啟動(dòng)負(fù)荷的限制，實(shí)現(xiàn)了132 MW（20%BMCR）深度調(diào)峰負(fù)荷時(shí)的水動(dòng)力安全運(yùn)行。該研究成果對(duì)其他同類型鍋爐開(kāi)展深度調(diào)峰靈活性改造具有指導(dǎo)意義。