不同二次风分配对W型火焰炉炉内流动特性的影响

摘要

W型火焰锅炉采用了长火焰、分级送风、煤粉浓缩等技术手段,适于燃烧无烟煤等劣质燃料。目前我国已投用了50余台W型火焰电站锅炉,积累了不少实际运行经验,但仍有一些问题亟待解决。本文针对某厂FW技术1025t/hW型火焰锅炉飞灰含碳量较大,过热器超温,火焰稳定性差等问题,搭建了冷态试验台并对不同工况下炉内的流动状况进行了单相试验。试验研究发现:现运行工况存在拱上主气流下行深度过浅,火焰行程较短,炉膛充满度较低等问题。适当增大E层二次风风量能够促进拱上煤粉气流与二次风的混合,有利于燃烧;但随着E层二次风风量的增大,煤粉气流下行深度变浅,火焰行程缩短,甚至会出现火焰短路,不利于煤粉的燃尽。提高煤粉分离效率,增大乏气份额,有利于提高气流的湍流强度,增强燃料与空气的混合传热,但同时随着一次风总动量的下降,拱上主气流穿透能力下降,容易出现火焰短路现象。利用FLUENT软件模拟了炉内流场,对不同E层二次风风量和不同煤粉分离效率对W型火焰锅炉炉内流场分布的影响作了更加全面的研究,得出了无量纲射流深度随不同配风变化的规律。并对调整F层二次风倾角,使其偏离水平方向以不同角度射入炉膛对炉内流场的影响进行了模拟研究。结果表明:随着F层二次风入射角度的增大,主气流无量纲穿透深度不断增加,火焰行程得到延长,增加了煤粉在炉内的停留时间,有利于燃尽;拱下回流区增大,高温烟气被卷吸至一次风喷口,有利于煤粉的及时着火;同时炉内充满度增大,炉膛空间的利用率提高。但当F层二次风入射倾角超过30°后,拱上主气流压迫由前后墙射入的二次风气流,紧贴冷灰斗深入至炉膛底部,很容易造成对冷灰斗的冲刷,引起冷灰斗结渣。最后,综合考虑改善燃烧和运行安全等问题,推荐了F层二次风最佳入射角度为25°。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 W型火焰锅炉燃烧技术的研究意义

1.2.1 W型火焰锅炉燃烧技术的优点和不足

1.2.2 W型火焰锅炉在我国的应用状况

1.2.3 W型火焰锅炉在我国的研究现状

1.3 本文的研究目的及内容

1.4 本章小结

第2章 W型火焰炉单相冷态试验台及测量方法

2.1 W型火焰炉单相冷态试验台

2.1.1 模化原则

2.1.2 实验研究对象

2.1.3 实验系统

2.2 实验测量方法

2.2.1 恒温热线热膜风速仪的工作原理

2.2.2 恒温热线热膜风速仪的系统组成

2.3 本章小结

第3章 W型火焰锅炉炉内单相流场的试验研究

3.1 实验内容

3.1.1 实验研究内容及工况安排

3.1.2 实验工况安排

3.2 W型火焰炉炉内单相流动特性参数

3.2.1 向下有效气流的无量纲穿透深度

3.2.2 湍流强度

3.2.3 水平方向相对分速度

3.2.4 竖直方向相对分速度

3.2.5 竖直方向无量纲最大速度

3.3 实验结果分析

3.3.1 原工况实验结果分析

3.3.2 不同配风对炉内流场的影响

3.4 本章小结

第4章 W型火焰锅炉炉内单相流场的数值模拟

4.1 数值建模

4.1.1 计算建模简介

4.1.2 模型的网格划分

4.1.3 边界条件的设定

4.1.4 气相湍流模型的选取

4.1.5 控制方程的离散和数值求解

4.2 数学模型可靠性论证

4.3 不同二次风配比对CH值的影响

4.4 不同煤粉浓缩效率对CH值的影响

4.5 不同F层二次风入射角度对炉内流场的影响

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢