四分仓空气预热器热力性能的数值模拟及其系统动态特性研究

发布时间：2017-03-31 02:08

  本文关键词：四分仓空气预热器热力性能的数值模拟及其系统动态特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着节能减排和环保压力的增大,循环流化床锅炉的工程应用规模加大,煤粉锅炉亦朝着大容量高参数化发展,四分仓空预器得到了快速的发展和应用,得益于其低漏风率、大热容和高可靠性等优势。同时,随着排烟余热利用技术的发展,第二代技术即高低能级耦合余热回收系统即将进入工程应用。而空预器不仅是锅炉系统的尾部换热设备,更是第二代余热利用系统的核心设备。相对于二分仓和三分仓空预器,四分仓空预器的结构和传热机制更加复杂,国内有关四分仓空预器的研究和资料十分有限,这与其广泛的工程应用背景不相符。本文基于四分仓空预器的运行方式和传热特点分析,建立了先合仓再分仓的热力计算模型。模型包含合仓和分仓两步计算,通过合仓计算获得平均出口烟温和有加权的平均出口风温；利用合仓计算结果进行分仓计算,获得左二次风仓、一次风仓和右二次风仓的平均出口风温。结果表明,计算值与设计值的最大相对偏差为2.27%,最小相对偏差为0.21%。基于Visual Basic语言编制具有友好人机交互界面的四分仓空预器热力计算程序,以某300MW循环流化床锅炉机组的四分仓空气预热器为实例,在4个常用工况下,计算值与实际运行数据的最大相对偏差为4%,平均相对偏差为1.8%,验证了此计算方法的准确性和可靠性。本文基于CFD软件,对作旋转运动的金属受热面的温度参数化,将其定义为用户自定义标量,并构建标量方程,建立了四分仓空预器传热三维数值计算模型。模拟得到了三维烟风温度场和密度场、受热面温度场、流体与受热面的温差场和单位体积传热量分布。模拟结果表明：(1)受热面板型和板材的不同是造成热段与冷段受热面传热性能差异的主要原因；(2)流体在热冷段的温度水平不同,造成体积流量不同,使得流体冲刷热冷段的速度不同,这是造成热冷段传热性能差异的结构原因；(3)因为冷段采用了耐腐蚀受热面材料,通常低温腐蚀发生的区域位于离开右二次风仓进入烟气仓且与冷段相邻处的热段受热面,控制此外受热面温度,使其高于酸露点,即可有效减少或防止空预器的低温腐蚀。最后,以四分仓空预器为核心,编制了高低能级耦合余热回收系统的热力性能计算程序,探讨了四分仓空预器在高低能级耦合余热回收系统的动态特性。提出了确定关键参数法的高低能级耦合余热回收系统的自适应调节机制,该调节机制能够满足机组的变工况运行下系统的四分仓空预器和低低温省煤器等设备的热力性能需求。
【关键词】：四分仓空预器 热力计算 数值计算 高低能级耦合 余热回收
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要11-13
• ABSTRACT13-16
• 第一章 绪论16-26
• 1.1 课题研究的背景16-18
• 1.2 空气预热器研究现状18-23
• 1.2.1 热力计算研究现状18-21
• 1.2.2 漏风与密封研究现状21-22
• 1.2.3 低温腐蚀与积灰研究现状22-23
• 1.3 电站锅炉排烟余热利用系统的研究及应用现状23-24
• 1.3.1 排烟余热加热冷风的研究及应用23-24
• 1.3.2 排烟余热加热凝结水的研究及应用24
• 1.4 论文研究内容24-26
• 第二章 四分仓空预器结构工作原理及结构26-34
• 2.1 四分仓空预器的工作原理26-27
• 2.2 四分仓空预器的结构27-31
• 2.2.1 机壳27
• 2.2.2 转子27-28
• 2.2.3 受热面28-29
• 2.2.4 密封29-31
• 2.3 四分仓空预器的低温腐蚀问题31-32
• 2.4 本章小结32-34
• 第三章 四分仓空预器热力计算模型的建立与验证34-48
• 3.1 四分仓空预器热力计算模型的建立34-41
• 3.1.1 传热特点分析34
• 3.1.2 计算模型的数学方程34-38
• 3.1.3 计算算法及程序设计38-41
• 3.2 四分仓空预器热力计算程序的验证41-46
• 3.2.1 300MW CFB锅炉四分仓空预器算例41-44
• 3.2.2 1000MW超超临界二次再热锅炉四分仓空预器算例44-46
• 3.3 本章小结46-48
• 第四章 四分仓空预器三维温度场数值计算分析48-68
• 4.1 四分仓空预器数值模拟理论基础48-54
• 4.1.1 计算流体动力学概述48
• 4.1.2 CFD软件简介48-49
• 4.1.3 基本控制方程49-51
• 4.1.4 用户自定义标量及用户自定义函数51-54
• 4.2 四分仓空预器数值模型的建立54-59
• 4.2.1 模型的合理简化与假设54-55
• 4.2.2 数学模型及控制方程55-57
• 4.2.3 物性参数及边界条件57
• 4.2.4 建模与网格划分57-58
• 4.2.5 计算方法与差分格式58-59
• 4.3 四分仓空预器数值模型的验证59-61
• 4.3.1 网格独立性考核59-60
• 4.3.2 计算验证60-61
• 4.4 数值计算结果分析61-67
• 4.4.1 四分仓空预器径向温度分布61-63
• 4.4.2 四分仓空预器三维温度分布63-67
• 4.5 本章小结67-68
• 第五章 高低能级耦合余热回收系统四分仓空预器动态特性68-80
• 5.1 高低能级耦合余热回收系统简介68-70
• 5.1.1 烟气回热循环的概念68-69
• 5.1.2 高低能级耦合余热回收系统结构69-70
• 5.2 单一系统变量对四分仓空预器热力性能的影响70-75
• 5.2.1 烟气量变化对出口烟温的影响70-72
• 5.2.2 入口风温变化对出口烟温的影响72-74
• 5.2.3 入口风温变化对烟气量的影响74-75
• 5.3 高低能级耦合余热回收系统四分仓空预器动态特性75-78
• 5.3.1 高低能级耦合余热回收系统自适应调节的实现75-77
• 5.3.3 变工况运行时四分仓空预器动态特性77-78
• 5.4 本章小结78-80
• 第六章 全文总结80-84
• 6.1 主要结论80-81
• 6.2 本文创新点81
• 6.3 不足与展望81-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-90
• 攻读硕士学位期间的主要成果90-91
• 附件91

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本文编号：278626