提高燃煤锅炉燃烧稳定性的方法与数值模拟研究

论文摘要

近期由于我国煤炭市场供应紧张,部分燃煤电站存在实际燃用煤质偏离设计煤种较多且煤质较差,这严重地影响了锅炉运行的经济性和安全性。如何保证锅炉对实际煤种的适应性以及在运行中的高效稳定燃烧是现今关注的热点。针对这一问题,研究人员提出了一些稳定燃烧的方案,主要有改变燃烧器投运或配风方式,采用新型燃烧器等,但这些方法在实际应用过程中大多都都存在改造工作量较大,运行和调节较为复杂等问题。卫燃带技术是解决低质煤稳定燃烧最简单有效的方法之一。由于其成本低,改造工作量小,稳燃效果明显,在我国被广泛应用于电厂锅炉燃烧。但卫燃带技术本身也存在着一些问题,例如卫燃带的敷设面积和方法大多凭经验确定,敷设面积过大,炉内温度将大幅度升高,可能导致炉内严重结渣,敷设面积过小将引起炉内温度升幅较小,稳燃较差,燃烧效率低等问题。因此,需对炉内卫燃带进行反复改造,才能达到预期目标。为了更加合理的确定炉内敷设卫燃带面积和方法,减小实际改造中的工作量,本文首先采用较为成熟的热力学计算方法来确定稳定炉内燃烧所需卫燃带敷设面积,并分析不同负荷、沾污系数、燃烧器摆角、煤种、给煤量等因素对卫燃带敷设面积的影响。其次,通过数值模拟,分析不同卫燃带敷设方案对炉内温度和燃烧状况的影响,以优化卫燃带的敷设面积和位置。在保证炉内稳定燃烧的同时,减少由于卫燃带壁面高温而产生的结渣。最后,在此基础之上结合某电厂的实际情况,针对其锅炉运行中燃用偏离设计煤种所出现的再热汽温偏低,飞灰和炉底渣含碳量偏高等问题,提出合理的卫燃带布置方案,为该厂提高燃烧稳定性及锅炉安全运行提供具有工程价值的建议和参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 低质煤对燃煤锅炉的影响
• 1.2.1 燃用低质煤对锅炉运行安全性的影响
• 1.2.2 燃用低质煤对锅炉运行经济性的影响
• 1.3 煤粉强化着火及稳定燃烧措施
• 1.3.1 从内因方面提高燃烧稳定性
• 1.3.2 从外因方面提高燃烧稳定性
• 1.3.3 采用新型燃烧器提高燃烧稳定性
• 1.3.4 新型点火稳燃技术
• 1.3.5 卫燃带稳燃技术
• 1.4 本课题研究内容
• 第2章 炉内燃烧过程及模型综述
• 2.1 模拟炉内燃烧基本思想
• 2.2 基本方程
• 2.2.1 质量守恒方程
• 2.2.2 动量平衡方程
• 2.2.3 能量平衡方程
• 2.2.4 化学组分平衡方程
• 2.3 湍流流动模型
• 2.3.1 双方程k-ε模型
• 2.3.2 Realizable k-ε模型
• 2.3.3 湍流近壁区域的处理模型
• 2.4 湍流燃烧模型
• 2.4.1 气相燃烧模型
• 2.4.2 焦炭燃烧模型
• 2.5 辐射模型
• 2.6 本章总结
• 第3章 卫燃带面积的确定
• 3.1 燃烧计算和热平衡计算
• 3.1.1 燃烧计算
• 3.1.2 热平衡计算
• 3.2 炉膛的传热计算
• 3.2.1 计算区域
• 3.2.2 传热计算
• 3.3 卫燃带对炉膛出口烟温的影响
• 3.4 卫燃带面积的计算表达式
• 3.5 某电厂基本资料
• 3.5.1 基本资料
• 3.5.2 煤种资料
• 3.6 计算结果
• 3.6.1 不同负荷下采用设计煤种和平均煤种炉膛出口烟温的比较
• 3.6.2 不同负荷时敷设卫燃带的面积
• 3.6.3 负荷升高后对炉膛出口烟温的影响
• 3.6.4 不同沾污系数对卫燃带辐射面积的影响
• 3.6.5 燃料量与卫燃带面积的关系
• 3.6.6 通过改变燃烧器摆角调节炉膛出口烟温
• 3.6.7 燃用不同煤种对卫燃带敷设面积的影响
• 3.7 本章小结
• 第4章 燃用低质煤锅炉数值模拟
• 4.1 锅炉几何结构与炉膛模型
• 4.1.1 锅炉几何结构
• 4.1.2 炉膛模型
• 4.1.3 卫燃带的具体形式
• 4.1.4 网格划分
• 4.1.5 数学模型
• 4.2 计算工况
• 4.2.1 工况1
• 4.2.3 工况2
• 4.2.4 工况3、4、5
• 4.2.5 工况6
• 4.2.6 工况7
• 4.2.7 工况1,2,7在75%和50%负荷下各参数对比
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 课题展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间的发表论文及其它成果
• 致谢