[發(fā)明專利]電力燃燒鍋爐及基于數(shù)值模擬技術(shù)的分離燃盡風(fēng)調(diào)節(jié)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410045149.1
• 申請日: 2014-02-07
• 公開（公告）號: CN103968371A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李德波;徐齊勝;沈躍良
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: F23C5/32
• 分類號: F23C5/32;F23L1/00;F23L9/00;B02C21/00
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 王茹;曾旻輝

1.一種電力燃燒鍋爐，其特征在于，包括4個直流式寬調(diào)節(jié)比擺動式燃燒器和燃燒制粉系統(tǒng)；

所述4個直流式寬調(diào)節(jié)比擺動式燃燒器按切圓燃燒方式布置在電力燃燒鍋爐的爐膛下部的四個切角處，形成切圓燃燒方式；每個直流式寬調(diào)節(jié)比擺動式燃燒器的軸線與爐膛前、后墻夾角分別為43°和35°；每個直流式寬調(diào)節(jié)比擺動式燃燒器在高度方向上布置2個燃盡風(fēng)噴口，6個一次風(fēng)噴口和7個供給燃料燃燒空氣用的二次風(fēng)噴口，所述一次風(fēng)噴口和二次風(fēng)噴口呈均等配風(fēng)方式的間隔布置，并且各種噴口可上下擺動，所述燃盡風(fēng)噴口的擺動范圍為-5°～30°；所述二次風(fēng)噴口的擺動范圍為-30°～30°；一次風(fēng)噴口的擺動范圍為-20°～20^°；

所述4個直流式寬調(diào)節(jié)比擺動式燃燒器分為6層，且每一層包括4個一次風(fēng)噴口，分別與同一臺磨煤機連接、供粉，投則同投，停則同停；所述燃燒器還包括4對分離燃盡風(fēng)，以水平對沖方式安裝；

所述燃燒制粉系統(tǒng)為中速磨直吹式，包括6臺磨煤機，6臺磨煤機各自構(gòu)成基本獨立的6個制粉子系統(tǒng)，并分別與每層燃燒器的一次風(fēng)噴口相對應(yīng)。

2.一種如權(quán)利要求1所述的電力燃燒鍋爐的基于數(shù)值模擬技術(shù)的分離燃盡風(fēng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立電力燃燒鍋爐仿真模型，包括：采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型模擬氣相湍流；采用混合分數(shù)/概率密度函數(shù)模型模擬組分運輸和燃燒：采用單混合分數(shù)/概率密度模型模擬純煤燃燒，采用雙混合分數(shù)/概率密度模型模擬污泥摻燒燃燒；采用顆粒隨機軌道模型模擬煤粉顆粒的運動；采用雙方程平行競爭反應(yīng)模型模擬煤的熱解；采用動力/擴散控制反應(yīng)速率模型模擬焦炭燃燒；采用P1法計算輻射傳熱，離散方法均采用一階迎風(fēng)格式；中心風(fēng)、一次風(fēng)、二次風(fēng)都采用質(zhì)量入口邊界條件；入口處質(zhì)量流量、風(fēng)溫根據(jù)設(shè)計參數(shù)進行設(shè)置；對燃盡風(fēng)和周界風(fēng)本體根據(jù)其實際尺寸構(gòu)建其入口模型；燃盡風(fēng)和周界風(fēng)也采用質(zhì)量入口邊界條件，質(zhì)量流量數(shù)值根據(jù)設(shè)計參數(shù)及變工況條件計算得到；出口邊界條件采用壓力出口，壓力設(shè)置為-80Pa；爐膛壁面采用標(biāo)準(zhǔn)壁面方程，無滑移邊界條件，熱交換采用第二類邊界條件，即溫度邊界條件，給定壁面溫度和輻射率，壁面溫度為690K，壁面輻射率為0.8；

根據(jù)所述電力燃燒鍋爐仿真模型進行冷態(tài)計算，獲得初步收斂程度的流場，再進行熱態(tài)計算，直至收斂；對于離散方程組的壓力和速度耦合采用SIMPLE算法求解，求解方程采用逐線迭代法及低松馳因子；

分別模擬分離燃盡分的風(fēng)門開度為30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%時的工況；

獲取各個工況下的溫度場分布、速度場分布、組份場分布以及污染物分布；

根據(jù)所述各個工況下的溫度場分布、速度場分布、組份場分布以及污染物分布，獲取各個工況下分離燃盡風(fēng)的最佳開度值；

根據(jù)所述最佳開度值調(diào)節(jié)所述電力燃燒鍋爐的分離燃盡分的風(fēng)門開度。

3.如權(quán)利要求2所述的電力燃燒鍋爐的基于數(shù)值模擬技術(shù)的分離燃盡風(fēng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于：

對于離散方程組的壓力和速度耦合采用SIMPLE算法求解時，對NO和HCN的計算殘差小于10^-8，其余各項計算殘差小于10^-6。

4.如權(quán)利要求2所述的電力燃燒鍋爐的基于數(shù)值模擬技術(shù)的分離燃盡風(fēng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于：

采用162萬網(wǎng)格精度進行仿真模擬，建立所述電力燃燒鍋爐仿真模型。

5.如權(quán)利要求2所述的電力燃燒鍋爐的基于數(shù)值模擬技術(shù)的分離燃盡風(fēng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于：

采用紅外溫度測量方法，得到所述電力燃燒鍋爐現(xiàn)場實際滿負荷運行時爐膛出口溫度，以及爐膛出口NOx濃度的實際測量值；

根據(jù)所述電力燃燒鍋爐的溫度場分布和污染物分布的數(shù)值模擬結(jié)果，將所述電力燃燒鍋爐現(xiàn)場實際滿負荷運行時爐膛出口溫度以及爐膛出口NOx濃度的數(shù)值模擬結(jié)果與對應(yīng)的實際測量值對比；

如果數(shù)值模擬結(jié)果中的爐膛出口溫度與對應(yīng)的實際測量值誤差范圍在10%以內(nèi)，且NOx濃度與對應(yīng)的實際測量值比較誤差在1.7%以內(nèi)，則判斷數(shù)值模擬結(jié)果準(zhǔn)確。