卫燃带布置方式对锅炉燃烧的影响分析

发布时间：2017-08-09 05:25

  本文关键词：卫燃带布置方式对锅炉燃烧的影响分析

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【摘要】：我国储量和消耗量最大的常规能源是煤炭,煤炭占我国化石能源总量的比例高达93.8%。根据报告显示,全世界范围内煤炭探明储量可够人类开发利用200年以上,然而,其中劣质煤占一半以上。煤炭作为不可再生的重要能源,稳定高效低污染的燃烧利用劣质煤一直是业内积极研究的方向之一。在所有劣质煤稳燃手段中,卫燃带稳燃技术实际中使用相当的广泛。燃用低挥发分无烟煤的煤粉锅炉在炉膛没有布置卫燃带时,炉内燃烧温度偏低,燃烧不稳定,煤粉颗粒燃烧不完全,导致飞灰、炉渣含碳量升高。特别是,当炉膛设计热负荷低或者受热面不匹配时,往往出现过热器、再热器蒸汽温度偏低,从而影响了机组的经济性和汽轮机的安全运行,炉膛内敷设的卫燃带能在局部隔绝水冷壁与火焰之间的热交换,起到近似绝热作用,提高炉内温度,促使燃烧稳定,降低飞灰和炉渣的含碳量,提高横掠冲刷过热器与再热器管束区域的入口烟气温度,提高主蒸汽温度到设计值,维持机组的相应负荷下的设计出力。卫燃带布置方式不固定,多种多样。传统上,一般布置在燃烧器附近的水冷壁上,处在主燃烧区,能有效的提高该区域温度,对于难燃的劣质煤有较好的稳燃效果。而在非传统区域布置卫燃带对锅炉炉内参数影响各不相同。湖南某电厂300MW锅炉原设计煤种是挥发分较低的河南贫瘦煤,实际运行中,为了稳定燃烧,在无烟煤中掺烧少量的烟煤,导致炉内温度过高结焦严重。大面积布置在主燃烧区的卫燃带被认为是主因。针对此问题,提出了调整卫燃带面积与布置位置,改到燃烧器区域上方的方案。通过锅炉热力计算确定了敷设面积,对炉内燃烧过程采用三维数值模拟,分析卫燃带位置与面积对卫燃带表面结焦特性及燃烧效率的影响。对该厂300MW锅炉进行进行数值模拟,结果表明炉内结焦明显改善。改造后,利用raynger 3i型炉膛红外测温仪采集了主燃烧区温度,在电厂运行数据中获得炉膛出口温度,锅炉效率。实际运行结果表明:效果良好,模拟与实际相吻合。表明该方案的有效性与实用性。
【关键词】：锅炉 卫燃带 数值模拟 过热汽温
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK224.11
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题的背景及研究目的与意义11-13
• 1.2 电站锅炉煤粉的燃烧13-16
• 1.2.1 煤粉燃烧的机理13-14
• 1.2.2 煤粉着火与稳定燃烧的条件14-16
• 1.3 卫燃带技术的国内外研究现状与机理16-19
• 1.3.1 卫燃带的种类17-18
• 1.3.2 卫燃带技术的优点以及存在的问题18
• 1.3.3 卫燃带技术的现状与进展18-19
• 1.4 主要研究内容19-20
• 第2章 燃烧数值模拟数学计算模型20-28
• 2.1 燃煤锅炉燃烧过程模拟基本思想20-21
• 2.2 基本方程21
• 2.3 气相湍流流动模型21-22
• 2.4 湍流近壁区域的壁面函数模型22-23
• 2.5 炉内煤粉燃烧模型23-24
• 2.5.1 挥发分的析出模型23
• 2.5.2 挥发分的燃烧23-24
• 2.5.3 焦炭的燃烧24
• 2.6 炉内辐射传热模型24-26
• 2.7 求解算法与离散方法26-27
• 2.8 本章小结27-28
• 第3章 锅炉设计参数及实际运行存在的问题28-40
• 3.1 该电厂锅炉基本设计参数28-32
• 3.1.1 设计煤种29-30
• 3.1.2 燃烧系统30-32
• 3.2 该电厂运行状态以及卫燃带的布置32-35
• 3.2.1 实际运行的变化32-34
• 3.2.2 锅炉卫燃带布置现状化34-35
• 3.3 实际运行中的问题35-37
• 3.3.1 炉膛煤粉燃烧区结渣严重的问题35-37
• 3.3.2 实际运行炉膛出口烟温过高的问题37
• 3.3.3 实际运行部分区域超温的问题37
• 3.4 运行中问题的原因分析与可能对策37-38
• 3.5 本章小结38-40
• 第4章 锅炉卫燃带面积的计算40-50
• 4.1 常用卫燃带耐火材料的理化特性40-41
• 4.2 卫燃带敷设的影响因素41-43
• 4.2.1 材料特性41-42
• 4.2.2 布置的位置的影响42
• 4.2.3 厚度以及面积等影响42-43
• 4.3 卫燃带面积设计准则以及计算公式43-48
• 4.3.1 卫燃带面积计算公式43-44
• 4.3.2 卫燃带的布置对炉膛出口烟温的影响44-48
• 4.4 本章小结48-50
• 第5章 锅炉卫燃带的布置对燃烧过程影响的数值模拟50-74
• 5.1 炉膛几何结构与网格划分50-53
• 5.1.1 网格划分与网格质量的检查50-52
• 5.1.2 炉膛结构与卫燃带的布置52-53
• 5.2 锅炉模拟工况的设计53-57
• 5.3 模型的冷态数值模拟与验证57-58
• 5.4 模型的热态数值模拟58-71
• 5.4.1 模型煤粉颗粒炉内轨迹的追踪58-59
• 5.4.2 炉内燃烧流场特性59-60
• 5.4.3 模型温度场特性分析60-64
• 5.4.4 模型卫燃带表面温度特性64-65
• 5.4.5 模型炉内截面热流密度特性分析65-66
• 5.4.6 模型炉膛水冷壁壁面热负荷分析66-67
• 5.4.7 两种卫燃带布置方式的炉内吸热量分析67-68
• 5.4.8 模型沿炉膛高度方向相关组分的分布68-69
• 5.4.9 卫燃带布置方式对炉膛出口烟气温度的影响69-70
• 5.4.10 模型焦炭燃尽率特性分析70-71
• 5.5 实际改造后机组运行数据分析71-72
• 5.6 本章小结72-74
• 第6章 结论与展望74-76
• 6.1 结论74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果80-81
• 致谢81

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本文编号：643737