700MW切圆锅炉中低负荷烟温偏差特性数值模拟

发布时间：2020-10-28 04:24

　　 当前,我国大型燃煤电站进行深度调峰比较普遍。四角切圆燃煤锅炉是应用广泛的一种锅炉类型。切圆燃烧锅炉在运行中存在烟气流动和温度偏差,容易导致主蒸汽和再热蒸汽出现温度偏差的问题,也容易使过热器或再热器壁面出现超温,影响锅炉运行的安全性和经济性。锅炉运行条件,如锅炉负荷、燃烧器摆角、运行氧量等对于锅炉燃烧特性有至关重要的影响。本文对一台700MW四角切圆锅炉,通过数值模拟和电厂试验测量相互结合,开展了锅炉负荷、燃烧器摆角、运行氧量对于锅炉中低负荷下炉内烟气流动和温度偏差的影响研究,获得了降低烟气流动和温度偏差的优化运行参数。根据锅炉实际结构和尺寸进行了几何建模与网格划分,开展了燃烧数值模拟,并与现场实际测量的锅炉数据进行对比,验证结果的合理性。研究了改变负荷对锅炉烟气流动和温度偏差特性的影响。结果表明,切圆燃烧方式下,由于烟气在进入屏区之前存在比较大的旋转动量,导致水平烟道过热器和再热器区域存在烟气流动和温度偏差;随着负荷降低,过热器和再热器区域烟气流动和温度偏差减小。在锅炉中负荷下研究了燃烧器竖直摆角和运行氧量对锅炉烟温偏差特性的影响。结果表明,随着燃烧器竖直摆角的增大,炉内高温火焰中心区上升,炉膛上部温度升高,进入屏区的烟气残余旋转动量减小,烟温偏差减小;随着运行氧量增加,进入屏区的烟气的残余旋转动量矩减小,烟温偏差也减小。在两种锅炉低负荷下研究了燃烧器竖直摆角和运行氧量对锅炉烟温偏差特性的影响。结果表明,无论是350MW还是300MW的负荷下,过热器和再热器区域均存在烟温偏差;随着燃烧器竖直摆角的增大,进入屏区的烟气的残余旋转动量减小,过热器和再热器区域烟温偏差减小;随着运行氧量增加,烟温偏差减小。但低负荷下的燃烧器竖直摆角和运行氧量调整降低烟温偏差的效果没有中负荷下的效果好。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM621.2
【部分图文】：

2.1 锅炉概况文章中所探讨的锅炉是一台来自某电厂的由日本的三菱重工公司制造的一种亚临界中间再热强制循环的四角切圆锅炉锅炉，锅炉的型号为 MB-FRR，额定功率为700MW（2290t / h）。锅炉的具体的尺寸为宽度 21.46 米，深度 18.605 米，高度 56.7 米，其采用的是正压直吹式的制粉系统，配备有 6 台磨煤机以及一级的冷空气系统。五个工厂设计用于承载额定负载。锅炉的额定主蒸汽是 587℃，再热蒸汽的温度设定为 568℃，主蒸汽的警戒值为 587℃，再热器的警戒值为 610℃，锅炉的燃烧器可以在 0 到 25 度之间连续摆动；当燃烧低热值煤时，燃烧器设置一定的竖直摆角，这样可以使得火焰中心向上偏移，同样的令屏区的烟气温度上升，这样可以提高主蒸汽和再热蒸汽的温度。目标锅炉的相关结构以及网格结构如下图 2.1 所示。为了便于随后的分析，在炉子上采用多个标记面，如图 2.1（a）所示。AA2AA3

2.3.1 网格独立性测试通常，网格数量越大，模拟的结果就更加接近现实情况。本文采用结构化网格构建方法，在文中主要是划分三种不同网格数模型，网格数分别为 1270946，2501812 和3466378，进行网格独立性检验，结果如图 2.2 所示。(a)速度对比图 (b)速度对比图

(a) 温度分布沿炉膛宽度的趋势 (b) 温度分布沿炉膛高度的趋势图 2.3 模拟预测温度趋势和温度测量值对比现场测量实验中，采用网格法测量了末级再热器的出口处的氧气浓度，设置的 13个位置一共 26 个目标点位都在锅炉炉膛的宽度的方向。烟气的样本取样点分别设置在顶端下自上而下分别为 1.0m 以及 3.5m，6.0m 以及 8.5m 处，如图 2.4(a) 中所体现的是，采用数值模拟方法模拟出的结果中的氧气的浓度分布与现场测量的结果在数量上以及定性上分别接近，可以认为数值模拟的结果可以定性的表示现场结果。此外，锅炉中的氧浓度的定量的预测，其相对误差较小，可以明确的知道，大部分的测量的结果，其误差基本都是在±20%区间之内。总之，就这表明，在前面所采用的数值模拟中的数学模型与网格划分方法，不仅仅可以定性的表明炉膛内部的情况，并且可以比较精确的反应出锅炉内的各项过程。
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本文编号：2859584