消除锅炉结渣的旋流燃烧器优化及数值模拟

摘要

由于我国能源结构的特殊性,火电将持续作为电力行业的主力军。但是我国的动力用煤质量偏差,含灰,含硫量较高,容易形成受热面积灰,磨损和结渣。炉膛受热面结渣是燃煤锅炉中广泛存在的问题,导致锅炉出力,效率降低,甚至引发安全事故。
　　本文以某电厂600WM对冲燃烧锅炉为研究对象,针对其运行中存在旋流燃烧器四周结渣严重的问题,通过现场锅炉冷态试验,检查燃烧器出口速度分布的均匀性,调节燃烧器外二次风风门开度。冷态试验发现燃烧器出口气流形态随风门开度而变化,燃烧器出口流场分布不合理是该锅炉结渣的主要原因。研究分析了Standard和PRESTO!两种压力插值方法的计算结果,并与冷态试验中燃烧器出口气流形态比较,发现Standard压力插值方法的结果与冷态试验结果相符合。
　　然后通过数值模拟的方法,研究只改变燃烧器外二水冷壁扩口和所有扩口同时改变的两种方案。发现改变外二水冷壁扩口的方案,既能保证燃烧器出口流场封闭,又能保证合理的回流区大小。通过全炉膛数值模拟,研究锅炉整体的流场和温度场,寻找更合理的改造的方案。
　　最后,锅炉按照该技术方案进行了调试,有效地改善了燃烧器出口的气流结构。锅炉结渣现象明显减轻,未出现因锅炉结渣掉渣导致的停机事故,取得了良好的安全与经济效益。

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1 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 锅炉结渣原因和防止方法

1.3 国内外研究现状

1.4 课题提出及研究内容

2 燃烧器冷态试验与压力插值的选择

2.1 锅炉与燃烧系统

2.2 现场冷态试验

2.3 冷态试验方法及结果

2.4 湍流模型与压力插值方法

2.5 模型建立与结果分析

2.6 本章小结

3 单燃烧器数值模拟研究

3.1 燃烧器冷态数值模拟

3.2 燃烧器热态数值模拟

3.3 本章小结

4 全炉膛数值模拟

4.1 锅炉建模与计算工况

4.2 计算结果分析

4.3 项目应用情况

4.4 本章小结

5 全文总结及展望

5.1 全文总结

5.2 下一步工作计划

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文