1025t/h亚临界锅炉炉膛流动、燃烧、传热数学模型耦合计算及炉膛热负荷分布

本文以四角燃烧的SG-1025t/h实际锅炉炉膛为实例,完成了炉膛三维流动、燃烧、传热模型耦合计算及热负荷分布计算.在这次耦合计算中所采用的流动模型在湍流模型的基础上有所创新;在燃烧模型中.针对实际的大容量锅炉提出了三维计算方法;在传热摸型中采用了改进的Monte-Carlo,方法.并考虑了任意平面的能束随机发射和不等分网格,对本文的计算值已进行了实测验证.图14表5     

基于受热面负荷特性的超临界锅炉炉膛对流与辐射耦合传热计算

对流和辐射换热在电站锅炉炉膛蒸发受热面中呈现不同的负荷特性,忽略对流换热可能会引起炉膛全负荷热力特性偏离设计状态.建立了超临界直流锅炉炉膛对流和辐射耦合传热模型,该模型基于试验数据,采用多维函数最小化技术,从炉膛变负荷运行特性中提取对流和辐射热的组成信息,对5台超临界锅炉32个负荷状态的对流和辐射换热进行计算.结果表明,炉膛实际换热量和预测值吻合较好,辐射和对流耦合传热模型能够准确描述炉膛受热面负荷变化特性,当锅炉运行条件发生变化时,可用于修正热工调节参数,指导超临界锅炉燃烧和汽温控制.     

循环流化床锅炉炉膛的传热计算

结合以往对循环流化床(CFB)锅炉炉膛传热系数的研究成果,建立了CFB锅炉炉膛传热系数的计算模型,并对辐射传热系数和对流传热系数的计算分别进行了相应的分析.对某CFB锅炉在100%负荷条件下的炉膛传热系数进行了计算,并对影响该传热系数的主要因素进行了分析,包括受热面结构尺寸、床层温度Tb、工质温度Tf、工质侧传热系数af以及壁面黑度εw等.结果表明:该模型能够合理地反映出以上因素对CFB锅炉炉膛传热系数的影响.     

利用Monte Carlo方法对循环流化床锅炉炉膛传热的数值计算

作者对循环流化床锅炉炉膛传热进行数值研究,所建模型考虑轴向和径向颗粒浓度分布的影响。模型计算揭示烟气温度和热流密度在炉膛内的分布变化,计算结果表明在循环流化床锅炉炉膛传热计算中,颗粒相对流换热不能忽略。     

煤焦颗粒燃烧模拟在W型火焰锅炉炉膛设计热力计算中的应用

分析了炉膛设计热力计算中引入煤焦颗粒燃烧模拟的可能性和必要性,探讨了采用早期的锅炉机组热力计算标准进行新型的W型火焰锅炉炉膛热力计算的可行性及经验系数的取值问题,分析、比较了煤焦颗粒在实验室和炉膛内燃烧环境的差异,并引入氧量分布不均系数、区段充满度系数来考虑炉膛内颗粒表面氧浓度、停留时间等方面与实验环境的差异.在此基础上,建立了适合于炉膛分区段热力计算的煤焦燃烧模型,并最终将煤焦非均相反应的实验室数据应用于炉膛分区段热力计算,克服了目前炉膛设计热力计算仅考虑传热所带来的不足.在一台W型火焰锅炉上的应用表明,颗粒燃烧和炉膛传热相耦合的分区段热力计算模型能够揭示过量空气量、煤粉细度、煤种、负荷等因素对燃尽和传热的影响,适合工程应用.     

高炉煤气锅炉炉膛热力计算两种标准对比研究

分析苏联1957年热力计算标准和1973年热力计算标准关于燃气锅炉炉膛出口烟温计算方法的差异,同时指出了俄罗斯98标准与苏联1973版标准的差异。根据苏联标准和俄罗斯标准分别对武钢130t/h和75t/h锅炉炉膛出口烟温进行计算。结合目前锅炉的实际运行情况,采用1973年炉膛热力计算模型更为准确。     

高温型循环流化床锅炉炉膛传热系数的试验研究

为了测定高温型循环流化床(CFB)锅炉炉膛的传热系数,在热功率1MW的CFB锅炉试验台上对试验受热面的传热系数进行了试验和测定,研究了床温和颗粒悬浮密度对传热特性的影响.通过对试验数据进行回归分析得到了炉膛传热系数与床温和颗粒悬浮密度的关联模型.结果表明:随着床温的升高及颗粒悬浮密度的增大,炉膛传热系数相应增大;该关联模型得到的炉膛传热系数计算值与试验值的误差小于7%,该关联模型可用于高温型CFB锅炉的设计计算.     

流化床-煤粉复合燃烧锅炉的炉膛传热计算方法

针对流化床－煤粉复合燃烧锅炉的特点,在综合考虑流化床、火焰和受热面之间换热的基础上,推导了流化床－煤粉复合燃烧锅炉炉膛传热计算的基本方程,得到了复合燃烧锅炉炉膛传热计算的零维模型半径验法。以某７５ｔ／ｈ树皮流化床－煤粉复合燃烧锅炉为例,进行了炉膛传热计算。图１表６参５     

深度调峰工况下锅炉过量空气系数对炉内温度影响的分析

  [目的]  为了分析火电机组超低负荷运行工况下过量空气系数对于炉膛燃烧稳定性的影响,更好地指导机组参与调峰。  [方法]  通过深入分析锅炉运行和炉内传热机理,以炉膛出口烟温表征炉内燃烧温度,并作为燃烧稳定性的指标,在MATLAB/SIMULINK中搭建炉膛出口烟温模型。以某300 MW火力发电机组为例,首先选择几个典型工况点采用相似性求解方法计算炉膛出口烟温与锅炉厂家给出的设计数据进行比对,检验计算方法基本正确之后代入超低负荷运行参数,计算深调峰工况下不同过量空气系数对应的炉膛出口烟温。  [结果]  仿真结果表明:模型算得炉温与锅炉厂家给出的设计数据对比,计算误差小于±15 ℃,计算方法基本正确,可以将其应用于超低负荷工况计算。  [结论]  随着负荷的降低,使炉膛出口烟温达到最大值的最优过量空气系数逐渐增大。因此在超低负荷运行工况下,可在一定范围内适当增大过量空气系数以提高炉膛出口烟温,进而提高锅炉燃烧的稳定性,并且过量空气系数小于2.0时,数值越大炉膛出口烟温越高。     

循环流化床锅炉物料浓度分布的影响因素分析

循环流化床(CFB)锅炉炉膛物料浓度分布直接影响炉膛内的传热特性和锅炉负荷。基于CFB锅炉炉膛内气固两相流动特性,建立了密相区以上区域的物料浓度数学计算模型。以1台1 060 t/h CFB锅炉为研究对象,数值计算分析不同煤种、给煤粒度分布、流化风速、分离器效率及床压降对炉膛物料浓度分布的影响,计算分析结果表明,CFB锅炉运行中,针对不同煤质,可以通过优化给煤粒度分布和床压降来调节炉膛上部的物料浓度分布,低挥发分煤种的给煤粒度分布中细颗粒的比例要大一些。分离器性能越好,床质量越好,在相同的流化风速和床压降下,炉膛出口处物料浓度随d50、d99的减小而增大。     

大型煤粉锅炉炉膛传热工程化三维数值计算方法及其应用

针对目前大型煤粉锅炉屏区热力计算不准确的问题,提出了上下炉膛分体耦合的炉膛传热计算模型,并且应用此模型和二阶假想面法建立大型煤粉锅炉炉膛热工程化三维数值计算方法。图６表２参５     

BP神经网络与改进热力计算结合确定锅炉参数基准值

提出了采用BP神经网络模型与改进热力计算相结合的方法确定锅炉运行参数基准值。计算中采用BP神经网络模型预测飞灰含碳量的基准值,并根据锅炉运行负荷选取炉膛出口烟气温度计算公式,采用登山原理确定过量空气系数的方法确定关键运行参数基准值。最后,以一台HG1025/18.2-M锅炉为例,计算70%、50%负荷下该锅炉运行参数的基准值,得到随着锅炉负荷的降低炉膛出口过量空气系数明显增加,飞灰含碳量和机械未完全燃烧热损失显著降低。证明该方法能够很好地反映锅炉负荷、煤质特性参数改变对运行参数基准值的影响。     

大型循环流化床锅炉中的传热

分析了典型的大型循环流化床锅炉炉膛传热数据及其相关参数关系.以12 MW、50MW和135 MW循环流化床锅炉为例,讨论大型循环流化床锅炉炉膛传热问题.此外,还讨论了炉膛悬吊受热面、汽/水冷旋风分离器、外置式换热器和尾部受热面的传热规律,并给出大型循环流化床锅炉传热系数计算的经验公式.图10表2参12     

船用增压锅炉炉膛对流换热量的计算与分析

根据船用增压锅炉炉膛换热的特点,通过一种在前苏联1973年热力计算标准方法基础上改进的热力计算方法,计算对流换热在炉膛总换热量中的比例,并据此分析锅炉负荷与结构对炉膛换热的影响,其结论为船用增压锅炉热力计算方法提供了借鉴.实例计算表明,其结果较好地满足了要求.     

电站锅炉炉膛强化传热分区段计算方法优化

探讨了电站锅炉炉膛水冷壁强化传热改造后炉膛传热计算问题,根据当前电站锅炉普遍采用的分级燃烧技术特点以及传热性质不同,对一维模型分区段热力计算进行改进,将炉膛分为8个区段,其中燃烧器区分为2个区段.根据水冷壁强化传热改造前后吸热量变化,通过迭代计算得到水冷壁强化传热改造后水冷壁热有效系数,代入分区段热力计算公式,得到水冷壁强化传热改造后各区段受热面热负荷和出口烟温.通过编程实现某600 MW超临界锅炉炉膛分区段热力计算.结果表明:改进方法计算得出的水冷壁强化传热改造后水冷壁热有效系数增加了0.051~0.092,炉膛出口烟温降低了45.55K,有利于减轻炉膛出口受热面的结渣.     

船用增压锅炉强化燃烧三维有限元分析

以增压锅炉为研究对象,利用SIMPLE方法求解N-S方程,对燃烧器的燃烧特性及炉膛传热特性进行了数值计算分析.基于Fluent软件的计算结果,分析得出不同压力下炉膛内部温度场、回流区速度和湍流强度的变化规律,初步揭示了增压强化燃烧的机理.模拟计算结果表明,随着炉膛压力的升高,增压锅炉炉膛换热强度增强,炉膛容积热负荷明显增大,为进一步确立增压锅炉炉膛热力计算方法打下一定的理论基础.     

超临界W型火焰电站锅炉炉膛荷载分配研究

介绍了国内首次应用有限元方法进行锅炉炉膛载荷分析的情况。采用壳单元和梁单元建立了某超临界W火焰锅炉炉膛水冷壁和刚性梁的有限元分析模型;采用了相应结构的各向异性板简化理论导出的模拟焊接膜式壁管屏水冷壁的各向异性板模型。对锅炉在各种工作状态下炉膛荷载在前侧墙及吊架上的分配进行了详细的仿真计算,得到了超临界W火焰锅炉炉膛荷载的分布结果,并对管子扁钢模型和各向异性板模型的优劣进行了比较,为锅炉炉膛的设计分析和荷载分布研究提供了参考。     

塔式锅炉炉膛热负荷分布的研究

针对锅炉炉膛热负荷很难准确预测的问题,本文提出了一种计算炉膛热负荷分布的计算模型,总结出了炉膛内热负荷分布情况,并分析验证了该模型的准确性,本计算模型可以用于工程设计指导。     

W火焰锅炉炉膛动态数学模型

建立了W火焰锅炉炉膛动态数学模型，模型中对碳的反应速度计算式进行了修正。考虑了烟气质量和能量的动态特性及炉膛压力对反应速度的影响。仿真试验表明，模型正确反映了W火焰锅炉的燃烧特点，模型可用于W火焰锅炉的仿真工程分析。     

切向燃烧摆动喷口附加进风诊断模型

利用二次风挡板和炉膛阻力特性的冷态测试结果,并根据实际运行时锅炉风箱与炉膛出口之间的差压、二次风挡板开度和风粉质量流量等参数,得到风箱与炉膛出口差压对烟风质量流量的跟随特性,采用多个负荷工况的测试数据,以炉膛出口过量空气系数计算值和测量值的偏差平方和最小为原则,建立了切向燃烧摆动喷口附加进风质量流量运行评估模型.在1台实际运行锅炉上的应用表明:利用该评估模型所得计算结果与设计数据相当,炉膛出口过量空气系数的计算结果与实测值吻合;该评估模型可用于燃烧器喷口状态诊断.