660MW旋流对冲燃煤锅炉燃烧过程的数值模拟

摘要

本文针对某电厂660MW超临界旋流对冲燃煤锅炉实际运行中出现的结渣、受热面出现热偏差等问题，利用FLUENT数值计算软件对其炉内燃烧过程进行数值模拟，并将得到的模拟结果与结渣指标相对比较，从而判断其受热面的结渣情况，为锅炉实际运行中减少炉内的结渣提供指导。
　　 本文首先简要地介绍了对冲锅炉的结构特点以及实际运行当中出现较多的结渣问题，接着对电站锅炉炉内燃烧过程进行数值模拟方面的研究，进一步改进和完善了燃烧数值模型。利用Fluent软件中的前处理软件Gambit对炉膛计算域进行了网格划分，根据电厂的实际运行参数设置了边界条件，选择了合适的数学物理模型，经过模拟计算得到了在满负荷工况下炉膛内的温度场、速度场、烟气组份场以及煤粉颗粒的运行轨迹图等。对模拟得到的结果进行了详细的分析，得到了对冲火焰锅炉内部气流的流动以及温度分布的特点。同时利用origin软件对得到的壁面温度分布情况进行处理，并与灰的变形温度DT做比较，得出炉膛内可能沾污的部位，然后再将灰污层温度与灰的软化温度ST做比较，并结合该部位组分场，可以判断该部位是否结渣。在此基础上，研究了不同煤粉细度以及不同负荷对炉膛内结渣的影响，得出了炉膛内可能结渣的区域，并对炉膛受热面的安全性进行了分析，得出了炉膛左右墙壁面的热偏差值较小，其燃烧的稳定性和安全性都较高的结论。最后，分析了该锅炉燃用设计煤种和校核煤种时受热面的安全性以及炉膛内的结渣情况，并提出了相应的措施，这些措施对锅炉的设计以及防止炉膛结渣、提高锅炉的燃烧效率和减少锅炉运行时事故的发生具有很强的指导性意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景和意义

1．2 国内外研究动态

1．3 本文主要工作

第二章 锅炉炉内燃烧过程的数值计算模型

2．1 守恒方程组

2．2 湍流模型

2．3 固相颗粒运动模型

2．4 辐射模型

2．5 挥发份析出／燃烧模型

2．6 焦炭燃烧模型

2．7 沾污结渣分析

2．7．1 锅炉沾污结渣机理

2．7．2 煤的结渣特性指标

2．7．3 锅炉受热面沾污结渣判断方法

2．7．4 影响锅炉炉内结渣的因素

2．8 本章小结

第三章 锅炉原型概述及数值模拟工况介绍

3．1 锅炉原型

3．1．1 锅炉概述

3．1．2 锅炉尺寸和主要参数

3．1．3 制粉系统与燃烧系统

3．2 锅炉炉膛的网格划分及边界条件

3．2．1 炉膛计算域及网格划分

3．2．2 边界条件

3．3 煤的换算方法和成分分析

3．4 本章小结

第四章 对冲火焰锅炉炉内数值模拟结果与结渣分析

4．1 锅炉炉内速度场的结果分析

4．2 锅炉炉内温度场的结果分析

4．3 锅炉炉内氧量场的结果分析

4．4 煤粉颗粒运行轨迹分析

4．5 模型结果的验证

4．6 炉膛内沾污结渣分析

4．7 不同煤粉细度对炉膛内沾污结渣的影响

4．7．1 燃用设计煤种时不同煤粉细度对炉膛内结渣的影响

4．7．2 燃用校核煤种时不同煤粉细度对炉膛内结渣的影响

4．8 不同负荷对炉膛内沾污结渣的影响

4．8．1 75％BMCR时锅炉炉膛内结渣情况分析

4．8．2 50％BMCR时锅炉炉膛内结渣情况分析

4．9 炉膛内受热面的安全性分析

4．10 减轻炉膛结渣的措施

4．11 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 工作展望

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间发表论文目录)