超临界压力变压运行水冷壁中间集箱汽-水两相流分配特性的实验研究.pdf

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1、2010年9月西安石油大学学报(自然科学版)Sep．2010第25卷第5期JournalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1．25No．5文章编号：1673-064X(2010)05-0080—05超临界压力变压运行水冷壁中间集箱汽一水两相流分配特性的实验研究朱玉琴，缪斌(西安石油大学化学化工学院，陕西西安710065)摘要：超临界变压运行直流锅炉在启动和低负荷运行时，汽一液两相混合物通过水冷壁中间分配集箱后，在垂直水冷壁中要进行流量和相的再分配，存在着流量偏差较大和

2、水冷壁出1：7汽温偏差较大的可能性，影响锅炉的安全运行．针对这一问题，以600MW超临界锅炉过渡段水冷壁中间分配集箱及垂直水冷壁为研究对象，在压力10～21MPa、分配集箱引入管质量流速400～1200kg／(m·s)、干度0．7～1．0范围内，对垂直水冷壁管的分配特性进行了深入的实验研究．结果表明：影响分配集箱并联支管相分配和汽液两相流流量分配的主要因素为引入管质量流速、干度及分配集箱压力．随着分配集箱引入管质量流速的增加，相分配及流量分配的均匀性增强。当分配集箱的工作压力增加时，分配集箱并联支管间干度分配及流量分配的均匀性

3、增加．并联支管间干度分配的不均匀性随着分配集箱入口干度的增加而减小，而入口干度对流量分配的影响规律较复杂，没有明显的变化规律．研究结果不但对保证超临界锅炉安全、高效运行具有重要的X-．程意义，而且为我国发展具有自主产权的超临界锅炉提供设计依据．关键词：超临界锅炉；中间分配集箱；分配特性；汽一液两相流中图分类号：TK229．2文献标识码：A超临界变压运行直流锅炉是迄今世界上最先进大，以前的学者基本上以空气一水为实验介质对分的火力发电机组，是我国火电建设的发展方向．为了叉管刮和集箱中两相流的分配特性进行了实验适应变压运行，超临界锅

4、炉下部为螺旋管圈水冷壁，研究，获得了有关气一液两相流在分配集箱和并联上部为垂直管圈水冷壁，过渡段采用中问集箱的连管组中流量分配和相分配的一些重要结论．但是，由接方式．超临界锅炉在启动和低负荷运行时，汽一水于高温高压汽一水两相混合物和空气一水两相混合两相混合物通过水冷壁中间分配集箱后，在垂直水物的性质差异较大，所以，两者的分配特性必然存在冷壁中要进行流量和相的再分配，存在着流量偏差较大差异．为保证超临界锅炉安全、高效运行并为发较大和水冷壁出口汽温偏差较大的可能性，影响锅展超临界锅炉提供设计依据，本文首次在压力10～炉的安全运行．

5、因此，研究超临界锅炉在启动和低负21MPa、干度0．7～I．0和分配集箱引入管质量流速荷运行时，汽一水两相混合物通过中间分配集箱和400～1200kg／(m·s)范围内，对超临界锅炉中间垂直水冷壁管的分配特性，对于保证超临界锅炉安分配集箱和垂直水冷壁管的分配特性进行了系统的全、高效运行具有重要的工程意义．实验研究．由于研究高压汽一水两相流分配特性的难度很收稿日期：2010-07—10基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：50323001)作者简介：朱玉琴(1965一)，女，副教授，工学博士，主要从事化学工程与工艺的研究．E

6、—mail：zhuyq@xsyu．edu．en朱玉琴等：超临界压力变压运行水冷壁中间集箱汽一水两相流分配特性的实验研究一81一过旁路系统10回到水箱，满足实验压力和流量调节实验装置及实验方法需要；另一路经过调节阀和孔板流量计4后进入换热器5，回收实验段出口工质的热量，再经预热段61．1实验装置使加热到一定干度的汽一水混合物进入实验段．从高压汽一水两相流实验回路如图1所示．实验实验段7和8流出的高温高压汽一水混合物经换热所用纯水经高压柱塞泵3升压后分为两路，一路通器5和冷却器9冷却后，经过调节阀门降为常温常压后回到水箱．1．2实

7、验段结构600MW超临界直流锅炉的下部螺旋管圈水冷壁和上部垂直管圈水冷壁之间的过渡段采用中间集箱的连接方式，工质从螺旋管圈水冷壁进入2个中问混合集箱，再从2个中间混合集箱引出48根管子进入24个垂直水冷壁进口集箱，即2个引入管对称地进入1个垂直水冷壁进口集箱．由于从垂直水冷1一水箱；2-滤阿；3-高压柱塞泵；4-孔板流量计；5-再生换热器壁进口集箱(以下称为分配集箱)引出的垂直水冷6一预热器；7-试验段I；8-试验段n；9-冷却器；lo-旁路；l1．冷却水入口：l2一冷却水出口壁管对称分布，所以，本文以1／4的分配集箱和垂直图

8、l高压汽一水实验回路水冷壁管为研究对象．实验段结构如图2所示．1-引入管；2-分配集箱；3-取压环I；4-并联支管垂直段；5-并联支管水平段；6-取压环II图2实验段结构及测点布置由于电加热功率的限制，实验段采用了模型设式，垂直管和水平管上两取压环之间的距离皆为3．5计．因为