卫燃带布置方式对锅炉燃烧的影响分析

摘要

我国储量和消耗量最大的常规能源是煤炭，煤炭占我国化石能源总量的比例高达93.8％。根据报告显示，全世界范围内煤炭探明储量可够人类开发利用200年以上，然而，其中劣质煤占一半以上。煤炭作为不可再生的重要能源，稳定高效低污染的燃烧利用劣质煤一直是业内积极研究的方向之一。
　　在所有劣质煤稳燃手段中，卫燃带稳燃技术实际中使用相当的广泛。燃用低挥发分无烟煤的煤粉锅炉在炉膛没有布置卫燃带时，炉内燃烧温度偏低，燃烧不稳定，煤粉颗粒燃烧不完全，导致飞灰、炉渣含碳量升高。特别是，当炉膛设计热负荷低或者受热面不匹配时，往往出现过热器、再热器蒸汽温度偏低，从而影响了机组的经济性和汽轮机的安全运行，炉膛内敷设的卫燃带能在局部隔绝水冷壁与火焰之间的热交换，起到近似绝热作用，提高炉内温度，促使燃烧稳定，降低飞灰和炉渣的含碳量，提高横掠冲刷过热器与再热器管束区域的入口烟气温度，提高主蒸汽温度到设计值，维持机组的相应负荷下的设计出力。
　　卫燃带布置方式不固定，多种多样。传统上，一般布置在燃烧器附近的水冷壁上，处在主燃烧区，能有效的提高该区域温度，对于难燃的劣质煤有较好的稳燃效果。而在非传统区域布置卫燃带对锅炉炉内参数影响各不相同。
　　湖南某电厂300MW锅炉原设计煤种是挥发分较低的河南贫瘦煤，实际运行中，为了稳定燃烧，在无烟煤中掺烧少量的烟煤，导致炉内温度过高结焦严重。大面积布置在主燃烧区的卫燃带被认为是主因。针对此问题，提出了调整卫燃带面积与布置位置，改到燃烧器区域上方的方案。通过锅炉热力计算确定了敷设面积，对炉内燃烧过程采用三维数值模拟，分析卫燃带位置与面积对卫燃带表面结焦特性及燃烧效率的影响。对该厂300MW锅炉进行进行数值模拟，结果表明炉内结焦明显改善。改造后，利用raynger3i型炉膛红外测温仪采集了主燃烧区温度，在电厂运行数据中获得炉膛出口温度，锅炉效率。实际运行结果表明：效果良好，模拟与实际相吻合。表明该方案的有效性与实用性。

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第1章 绪论

1.1 课题的背景及研究目的与意义

1.2 电站锅炉煤粉的燃烧

1.3 卫燃带技术的国内外研究现状与机理

1.4 主要研究内容

第2章 燃烧数值模拟数学计算模型

2.1 燃煤锅炉燃烧过程模拟基本思想

2.2 基本方程

2.3 气相湍流流动模型

2.4湍流近壁区域的壁面函数模型

2.5 炉内煤粉燃烧模型

2.6 炉内辐射传热模型

2.7求解算法与离散方法

2.8 本章小结

第3章 锅炉设计参数及实际运行存在的问题

3.1该电厂锅炉基本设计参数

3.2该电厂运行状态以及卫燃带的布置

3.3实际运行中的问题

3.4 运行中问题的原因分析与可能对策

3.5 本章小结

第4章 锅炉卫燃带面积的计算

4.1 常用卫燃带耐火材料的理化特性

4.2 卫燃带敷设的影响因素

4.3 卫燃带面积设计准则以及计算公式

4.4 本章小结

第5章 锅炉卫燃带的布置对燃烧过程影响的数值模拟

5.1 炉膛几何结构与网格划分

5.2锅炉模拟工况的设计

5.2模型的冷态数值模拟与验证

5.3模型的热态数值模拟

5.5 实际改造后机组运行数据分析

5.6 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢