燃尽风配风比例对1000MW 超超临界锅炉炉内燃烧过程影响的数值模拟.pdf

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1、燃尽风配风比例对1000MW超超临界锅炉炉内燃烧过程影响的数值模拟李代力1，王智化1，许岩韦1，王华2。吕钰1，刘建忠1，周俊虎1，岑可法1(1．浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州310027；2．浙江省电力建设有限公司，浙江宁波315010)摘要：基于Fluent商业软件平台，对1000MW单炉膛双切圆锅炉的燃烧过程进行了数值模拟，模拟结果与试验结果吻合较好。讨论了炉膛速度场与温度场的发展特点以及相互之间的协同性，同时也探讨了燃尽风投运比例对炉膛温度、炉膛充满度以及飞灰中未燃尽碳数量的影响，得到的经验性结论，可为电厂锅炉的优化运行提供参考。关键词：Fluen

2、t；CFD；数值模拟；燃尽风；炉膛充满度中图分类号：TK223．2文献标识码：A文章编号：1004—3950(2012)04—0001—05Numericalsimulationofcombustionprocessforan1000MWultra-supercriticalboileratdifferentairdistributionproportionsLIDai．．．1i，WANGZhi．hua1，XUYah．weil，etal(1．StateKeyLaboratoryofCleanEnergyUtilization，ZhejiangUniversity，Han

3、gzhou310027，China；2．ZhejiangElectricPowerConstructionCo．，Ltd，Ningbo310027，China)Abstract：Thecombustionprocessofan1000MWultra—supercriticalboilerwassimulatedbasedontheFluentcommer—cialsoftwareplatform，andthesimulationresultsmatchedexperimentresultswelt．Thedevelopmentfeaturesoftemper—ature

4、andvelocityfieldsandtheirsynergyinthefurnacewerediscussed．Meanwhile．theeffectsofover—fireairopera—tionratiotofurnacetemperature，furnacefillingdegreeandtheamountofuncompletedburnedcarboninflyashwereinvestigated．Someexperienceresultshavebeenachieved，whichcanprovidereferenceforoptimaloperat

5、ionofpowerplantboiler．Keywords：Fluent；CFD；numericalsimulation；over-fireair；furnacefullnessO引言自SPALDINGDB和PATANTKARSV于1972年提出炉内三维流动过程的计算机模化建议之后¨]，随着计算机软硬件的开发，采用数值模拟的方法研究炉内燃烧、流动过程得到了很大的发展。并且，随着通用工程计算软件如Fluent、CFX、STARCD等的逐渐发展，利用这些软件平台实现炉内燃烧、流动过程的数值模拟，其计算结果日渐精确，也越来越多地被广大学者及工程人员认可。现在，炉内CFD(c

6、omputationalfluiddynam-ics)数值模拟已经成为锅炉设计、校核、试验、改造的重要手段之一。四角切圆燃烧方式煤种适应性强，是现今我国煤粉锅炉最主要的燃烧方式之一。然而，随着锅炉容量的进一步提高以及环保要求的日趋严格，四角切圆燃烧方式在大容量机组上的严重缺陷也暴露无疑，如大容量超超临界1000MW机组，其燃烧布置面临巨大挑战。其中最为突出的问题是炉膛出口水平烟道的烟温偏差过大，以及由于炉膛截面热负荷较大而生成的大量热NO。。并且，为了能够布置足够的辐射和对流受热面，就必须增大炉膛横截面积和出口高度，这将直接造成成本的增加和垂直方向上的温度及辐射热流量的

7、偏差，这些都成为四角燃烧方式在大容量锅炉中广泛应用的羁绊。收稿日期：201l一12—29作者简介：李代力(1987一)，女，山西太原人，硕士研究生，主要从事数值模拟计算方面的研究。黼2012年，第4期一1一在这种背景之下，不带双面水冷壁的单炉膛双切圆燃烧方式¨“1应运而生。这种燃烧器布置方式的炉膛截面为长方形，左右两个旋向相反的燃烧旋转气流所形成的对流热偏差与炉膛辐射热偏差进行了合理的搭配补充”6，使得炉膛出口的烟气热偏差大大降低；炉膛受热面面积扩大近0．5倍，可以在提高机组容量的同时不增加炉膛高度；同时，由于蒸汽压力的增大和温度的提高，