论文摘要
目前四角切圆燃烧锅炉是我国电站中应用最广泛、最成熟的炉型,大约占装机总容量的80%。由于我国燃用煤种的多变性,经常出现燃烧不稳定、超温和结焦等问题,对锅炉的安全性和经济性造成了很大的影响。通过传统的热态试验方法,不仅消耗大量的人力、物力和财力,而且大多数是凭借以往的经验进行调试,存在一定的盲目性。然而,通过数值模拟方法,可以预测炉内煤粉燃烧过程,为锅炉的安全经济运行提供依据。本文将冷灰斗至屏区之间的部分作为计算域。针对四角切圆燃烧的特点,主燃区采用Paving方法划分网格,保证了网格方向与速度方向的一致性,最大程度地降低了伪扩散。在计算过程中,通过加入过热器分隔屏与后屏,考虑其对流动和换热造成的影响,并根据实际运行参数对模型进行了合理的设置,使所得的结果更加贴近实际。作者以山西大唐运城发电厂2080t/h四角切圆燃烧锅炉为研究对象,利用数值模拟计算方法,分析了在原始工况条件下炉内的空气动力场、温度场的分布等。通过与四角切圆燃烧特点及热力计算结果的对比,证明所采用的网格划分方法、物理模型、参数设定等较为合理。在此基础上,本文研究了锅炉的过量空气系数、负荷及配风方式等改变时,对炉内空气动力场、温度场等的影响,得到了一系列有益的结果。数值模拟研究结果表明,随着过量空气系数的升高,炉膛火焰中心下移,主燃区温度提高,炉膛烟气出口速度加快,炉膛出口平均烟温下降,而且由于炉内氧量的升高,NOx的生成量上升。当锅炉负荷增大时,主燃区内气流速度明显加快,炉膛火焰中心向两侧移动,NOx的生成量上升。当改变上二次风G和消旋风的风速时,炉膛过量空气系数从1.2升至1.22,炉膛内火焰中心下移,残余的旋转动量减少。作者将模拟结果用于指导该锅炉的实际运行,现场采集的运行结果证实,改变上二次风G和消旋风后,左右侧一级减温水量之比从2.85降低至2.55,分隔屏式过热器从四个超温点减少至两个,减温水量从150.7t/h降低至105.9t/h,锅炉的安全性和经济性都得到了提高。实践证明,数值模拟方法对于指导锅炉的燃烧调整是一种行之有效的方法。