煤粉炉结渣实时诊断与监控模型

水冷壁结渣是影响煤粉炉经济运行的重要因素，通过测量水冷壁背火侧鳍端温度和炉内辐射热流密度，可以诊断出炉膛内水冷壁表面的结渣程度。但炉内辐射热流密度测量困难，为了获取水冷壁上各个位置的炉内辐射热流密度，该文建立了一个用于实时诊断的一维炉膛温度场模型，并由此建立了一个用于炉内结渣的实时诊断与监控模型。仿真表明：该模型在应用范围内能够较为准确地描述炉内的温度场，计算速度快、实时性好，对炉内结渣诊断结果准确，实用性能。     

75t／h燃气锅炉炉内传热数学模型与数值模拟计算的研究

文章计算辐射传热以区域假想面模型为基础,把炉膛沿烟气流动方向分区,以炉膛内最为复杂的燃烧器区域的燃烧与辐射传热过程为研究对象,建立炉内能量平衡方程,并求解出炉内燃烧的一维温度场,以及水冷壁的吸热量和热流密度.计算结果与三维模型的实测数据非常一致.由于模型采用了一维简化处理,收敛结果较快,可以快速得到电站需要的数值.     

基于煤种通用模型的单煤种燃烧一维计算研究

为快速了解炉内煤粉燃烧的燃尽率和炉膛燃烧的温度分布,采用傅维标的煤种燃烧通用模型,从煤焦反应动力学入手,建立了沿炉膛高度方向的一维宏观模型。通过对煤粉的挥发分和煤焦燃烧的合理简化,考虑炉膛煤粉颗粒的燃烧的影响,以煤种的煤质参数作为计算参数,采用煤粒等密度模型,分别计算不同燃烧层的不同粒径煤粉颗粒在炉膛气氛下的燃烧速率,从而得到整个颗粒群在炉膛的燃烧情况。针对某电站褐煤锅炉的具体实例,将本模型计算得到的煤粉燃尽率和炉膛温度分布与现有文献的数据相符,并以此分析了主要操作参数对该锅炉煤粉燃尽率和炉膛温度分布的影响。     

能在线监督切圆燃烧炉膛工况的一维模型

本文为切圆燃烧炉膛的传热建立了一个一维区域模型。在模型中考虑了部分烟气由上而下回流的实际情况.此模型能够反映出沿炉膛高度方向热流和温度分布随炉内工况变化.文中还以1000t/h直流锅炉的双炉膛为例,在IBM-PC/AT机上进行了计算,结果准确,且计算过程极短,可用于锅炉的实时模型中。     

切向燃烧煤粉锅炉燃烧和污染物排放的数值模拟

借助FLUENT CFD软件平台，对1台20MW切向燃烧锅炉炉内燃烧流动进行了三维数值模拟。计算了炉内流场、温度场、组分场，还对炉内污染物NO排放规律进行了计算。计算结果显示，整个炉膛空间存在旋转流场，直到炉膛出口还有旋转残余。炉内的温度场的最高温度出现在燃烧器区域，各组分浓度场与温度场都有很大关系，NO的生成主要是在燃烧过程中，沿炉膛高度浓度逐渐减小，与炉膛中氧气组分的浓度也有一定的对应关系。计算结果为工业运行、设计和改造提供了参考。图11参1表6     

600MW超临界W火焰锅炉燃烧特性及水冷壁分布参数混合模拟

以东方锅炉600MW超临界W火焰锅炉为研究对象,从非预混燃烧、气相湍流、颗粒相轨道模型、辐射传热、煤粉挥发分燃烧等模型入手,运用计算流体力学软件FLUENT进行了计算流体力学(CFD)模拟,同时建立了炉膛水冷壁一维分布参数模型,将其得到的水冷壁温度分布作为CFD模拟的边界条件,通过两种模型的混合模拟,得到了更为准确的基础工况和变负荷工况下炉膛内温度场、流场、组分浓度场的分布特性,并分析了炉内煤粉燃烧规律的变化。     

优化壁温计算模型及其在电站锅炉壁温在线监测中的应用

针对电站锅炉壁温在线监测以及炉内汽温和壁温计算的要求,对电站锅炉过热器和再热器炉内汽温和壁温的计算方法进行了优化,提出了炉内汽温和壁温的分段计算模型,对该计算模型涉及的辐射因数、角系数、辐射穿透率、沿炉膛宽度的偏差系数和沿屏高度的偏差系数进行了详细研究,并通过数值模拟对沿炉膛宽度的偏差系数和沿屏高度的偏差系数进行了优化和修正.结果表明:该模型可对锅炉过热器和再热器受热面各点温度进行实时计算,能满足电站锅炉壁温在线监测的要求.     

700℃超超临界锅炉壁温特性研究

采用分区简化一维电站锅炉炉内气动一传热模型,理论计算了700℃超超临界锅炉炉膛水冷壁及管内工质温度的空间分布特性。计算结果表明:沿炉膛高度方向上煤粉燃烧器区域水冷壁热负荷较高,炉膛中间热负荷高,而上下炉膛的热负荷偏低;水冷壁周向温度呈中间高两侧低的抛物线型分布,700℃、35 MPa超超临界状态下,锅炉在BMCR工况下的水冷壁管内工质为单相流体,无明显大比热区域,壁温最大高达到619℃。因此,在5%左右的设计裕度下,建议水冷壁管材应选用许用温度大于650℃的材料。     

炉排型垃圾焚烧炉燃烧过程的数值模拟

针对城市生活垃圾焚烧发电厂运行优化的需要,采用计算流体力学的方法建立了垃圾焚烧炉燃烧过程的数值计算模型,通过联合求解质量方程、动量方程、k-ε方程、能量方程,模拟得到了炉内热解气体组分分布、炉内温度场等参数。利用该模型计算得出了炉膛温度、NO_x排放浓度随过量空气系数、生物质掺混比变化的特性曲线,并与实验结果进行了对比。结果表明：该模型能够预测炉内焚烧过程的变化趋势,且计算值与实验值吻合较好,模型误差在8%以内。     

煤粉锅炉掺烧高炉煤气对煤粉燃尽影响的研究

针对某钢铁企业实际燃用的燃料，计算得到了高炉煤气掺烧率变化引起的烟气生产量变化和燃料理论燃烧温度变化曲线，在此基础上分析了高炉煤气掺烧对煤粉燃尽影响的各种因素，其中煤粉在炉膛内停留时间缩短、炉膛温度水平下降是最主要的因素。通过在一维炉和滴管炉上进行的温度对该种煤粉燃尽影响的试验研究，分析了高炉煤气掺烧率超过20%时飞灰可燃物含量急剧上升的原因，从而提出基于燃尽的煤粉锅炉掺烧高炉煤气的最佳热量掺烧率应该在25％左右。图5表3参6     

超临界CO2锅炉气冷壁壁温及炉内烟温分布

为了从超临界CO₂锅炉实验数据中挖掘出更多的参数信息,应用固体导热计算、工质管路分配计算、炉膛辐射传热仿真等研究方法对气冷壁及其内、外部热边界进行求解,基于DO模型、支持向量机提出了一种气冷壁壁温和炉内烟温预测模型,并根据实验数据进行了计算。该算法的数据源为运行监测数据,可以实现炉内烟气温度分布、壁温及热负荷等物理量的在线求解。研究结果表明：气冷壁导热计算获得的管壁特定点温度与工质温度温差拟合公式准确性高,相关性在0.99以上;气冷壁壁温与外部热边界求解计算中获得热负荷波动情况一致;烟温预测模型的有效性在传热数据库测试中得到验证,其最大相对误差不超过8.5%。     

炉内煤粉燃烧一维数学模型及其仿真

为了准确计算炉内煤粉的燃尽率,从研究煤粉粒子的燃烧机理入手,以炉膛内最复杂的燃烧器区域的煤粉燃烧过程为研究对象,通过合理简化煤粉中挥发分和焦炭的燃烧过程,建立了炉内煤粉燃烧沿高度方向上的一维宏观模型,在模型中考虑了煤粉燃烧过程中氧含量的变化,以单个煤粉颗粒燃烧的等密度模型为基础,通过多种煤粉粒径的燃烧过程反映煤粉燃烧的整体过程,推导出计算炉内煤粉燃尽率的显示公式,满足了实时仿真计算的要求。计算结果与实测数据和现有的文献相符,并对结果进行了分析。     

燃煤过程中亚微米颗粒生成的数值模拟

由于煤粉燃烧过程中煤灰的汽化、成核、凝结等物理化学过程是炉膛中亚微米颗粒形成的主要途径,借助CFD软件平台, 针对1台92.9kW卧式炉,对此进行了数值研究,计算得到了炉内的温度分布、氧浓度分布和亚微米颗粒数量浓度和质量浓度分布。计算结果显示,炉膛温度是亚微米颗粒生成的主要因素,相对于温度来说,氧浓度的影响不;分级燃烧通过降低炉膛温度可以实现降低亚微米颗粒排放的目的。计算结果对于从理论上分析亚微米颗粒的形成机理和影响因素具有积极意义。图10表2参12     

掉焦对炉膛空气动力场热冲击的分析和计算

对火电厂炉膛压力异常波动现象进行了调查分析,阐述了炉内掉焦引起炉底灰池中的水在很短时间内急剧汽化,造成炉膛压力波动的机理.根据相关边界条件,利用状态方程和能量平衡方程,计算了炉内掉焦对炉膛压力、温度等的影响关系.计算结果表明:掉焦对炉膛空气动力场热冲击的大小取决于掉焦自身的热量及与水池中水汽化的激烈程度.     

1000MW超超临界塔式锅炉炉内水冷壁壁温计算研究

以某电厂1 000 MW超超临界塔式锅炉为研究对象,在一维分区的计算基础上,对炉内主燃烧区域进行分区,在满足工程需要的基础上简化了辐射传热模型和管内换热模型,对炉内主燃烧区进行变工况研究得出水冷壁壁温分布,并且与实测数据进行比较验证.结果表明:水冷壁壁温沿炉膛高度方向呈现双峰,沿炉膛宽度方向则呈中间高两边低的趋势;随着负荷降低,水冷壁壁温降低;模型计算数据与实测数据相比,均方根误差最大为5.38%;该模型可以预测水冷壁壁温分布,为锅炉设计和实际运行提拱技术支持.     

Calculation on Water Wall Temperature in the Furnace of a 1000 MW Ultra-supercritical Tower Boiler

以某电厂1 000 MW超超临界塔式锅炉为研究对象,在一维分区的计算基础上,对炉内主燃烧区域进行分区,在满足工程需要的基础上简化了辐射传热模型和管内换热模型,对炉内主燃烧区进行变工况研究得出水冷壁壁温分布,并且与实测数据进行比较验证.结果表明：水冷壁壁温沿炉膛高度方向呈现双峰,沿炉膛宽度方向则呈中间高两边低的趋势;随着负荷降低,水冷壁壁温降低;模型计算数据与实测数据相比,均方根误差最大为5.38%;该模型可以预测水冷壁壁温分布,为锅炉设计和实际运行提拱技术支持.     

煤粉炉燃烧效率工程预测模型

整理了前人有关煤焦燃烧反应的动力学数据，在此基础上，建立了适合于工程计算的煤粉炉燃烧效率预测模型。该模型能够定量分析煤种、煤粉细度、运行氧量、炉膛温度、燃尽高度等多种参数对燃烧效率的影响。采用该模型对实际运行锅炉的计算表明，它能够较为准确地预测飞灰未燃尽碳含量，可以用于煤粉锅炉燃烧效率预报分析，为选择合适的设计和运行参数提供指导。图6表3参3。     

含盐有机废液焚烧锅炉的研究

鉴于目前常用的废液从炉膛下部喷入、烟气上行式炉膛炉型在处理含盐有机废液时存在废液燃烧不完全、燃烧效率低的缺点,研制了一种废液由炉膛顶部雾化喷入,烟气下行的新型含盐有机废液焚烧锅炉,该炉型具有废液雾化效果好、烟气停留时间长、燃烧充分等优点。同时,通过理论计算,并结合新型焚烧炉的实际运行数据及其数值模拟结果,对炉内烟气流动特性、烟气温度分布及炉壁温度进行了研究。     

1000MW超超临界锅炉水冷壁壁温计算

采用分区计算简化大容量高参数超超临界锅炉炉内辐射、对流传热模型,研究炉膛水冷壁热负荷及壁温的空间分布情况,并与试验数据进行了对比,计算结果与试验值之间的偏差较小,最大为5.72%.该模型与算法可给出不同锅炉负荷条件下,水冷壁壁面热负荷与壁温沿炉膛宽度方向的分布规律.结果表明,水冷壁热负荷与壁温均呈现出中间高两端低的弧形分布.四角切圆燃烧锅炉火焰位置对炉内传热有很大影响.模拟计算可为超超临界锅炉的运行提供参考,预测了在材料允许温度范围内,火焰中心偏斜最大不超过2 m.     

锅炉二次风挡板特性试验数据处理方法与应用

建立了锅炉二次风箱到炉膛出口的压降计算模型,基于该模型,给出锅炉二次风挡板特性冷态试验数据的处理方法:挡板在100%开度下的阻力系数作为已知常数,采用该开度状态下二次风箱到炉膛出口压降的试验结果,确定炉膛阻力系数;再利用其它挡板开度下的试验数据,得到挡板不同开度下的阻力系数。根据炉膛和挡板的阻力系数以及风箱-炉膛差压测量值,可以确定热态运行时各个二次风喷口的风速,这使得对炉内风粉分布的监测成为可能,对于低NO_x燃烧系统,炉内风粉分布监测和调整是优化锅炉燃烧,减少汽温波动的重要手段。