[發明專利]鍋爐改造后不同負荷下燃燒特性的獲取方法

有效

• 申請號: 201410126839.X
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103968413B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 李德波;徐齊勝;劉亞明;沈躍良
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: F23N3/00
• 分類號: F23N3/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 李海恬

技術領域

本發明涉及燃煤鍋爐技術領域，特別是涉及一種鍋爐改造后不同負荷下燃燒特性的獲取方法。

背景技術

隨著環境治理的嚴峻形勢，我國對NOx的排放限制將日益嚴格，國家環境保護部已經頒布了《火電廠氮氧化物防治技術政策》，明確在“十二五”期間將全力推進我國NOx的防治工作。目前國內外電站鍋爐控制NOx的技術主要有2種：一種是控制生成，主要是在燃燒過程中通過各種技術手段改變煤的燃燒條件，從而減少NOx的生成量，即各種低NOx技術；二是生成后的轉化，主要是將已經生成的NOx通過各種技術手段從煙氣中脫除掉，如選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR）等。

當電廠NOx排放濃度過高時，可以通過不同的手段來對鍋爐進行改造，從而降低NOx的排放濃度。然而，目前來說，還沒有一種方法可以模擬鍋爐低氮改造后鍋爐內的燃燒情況，從而對鍋爐低氮改造提供指導和低氮改造后的效果進行全面評價。

發明內容

基于此，本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種鍋爐改造后不同負荷下燃燒特性的獲取方法，采用該方法，可以模擬低氮改造后不同負荷下鍋爐內的燃燒情況。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種鍋爐改造后不同負荷下燃燒特性的獲取方法，包括以下步驟：

根據四角切圓燃燒式鍋爐的結構特點，將所述鍋爐進行網格劃分，建立該鍋爐的網格化結構模型；所述鍋爐的結構為在燃燒器的CCOFA風噴嘴上方設有以水平對沖方式安裝的SOFA風噴嘴；

獲取所述鍋爐的燃燒器參數、邊界條件參數和煤粉參數；

根據上述網格化結構模型、燃燒器參數、邊界條件參數和煤粉參數，以標準k-ε湍流模型模擬得到氣相湍流流動模型、以混合分數/概率密度(Probability Density Function，PDF)函數模型模擬得到組分運輸和燃燒模型、以單分數/概率密度（PDF）函數模型模擬得到純煤燃燒模型、以雙分數/概率密度（PDF）函數模型模擬得到污泥摻燒燃燒模型、以顆粒隨機軌道模型模擬得到煤粉顆粒運動模型、以雙方程平行競爭反應模型模擬得到煤的熱解模型、以動力/擴散控制反應速率模型模擬得到焦炭燃燒模型、以P1輻射模型模擬得到輻射傳熱模型；

利用上述模型，改變鍋爐的負荷，通過模擬計算，獲得不同負荷下鍋爐的燃燒特性。

其中，CCOFA風為緊湊型燃盡風，SOFA風為分離燃盡風。鍋爐的不同負荷指鍋爐中風量大小的不同和各種類型的風量占總風量比例的不同。

在其中一個實施例中，所述將鍋爐進行網格劃分的具體步驟包括：以單獨劃分網格的方式，將該鍋爐劃分為冷灰斗區域、燃燒器區域、燃燒器上方區域和屏式過熱器區域。根據各區域在鍋爐運行時所起到的不同作用，將其進行劃分，提高了該鍋爐網格化結構模型的準確性。

在其中一個實施例中，所述將鍋爐進行網格劃分的具體步驟包括：將燃燒器區域進行加密，并將燃燒器出口與鍋爐的連接面設置為interface（交界面）。通過上述設置，能夠提高計算的精度，并且可以防止兩個面的網格質量和網格形狀差異較大而引起誤差。

在其中一個實施例中，建立所述鍋爐的結構化網格模型后，以不同精度的網格進行網格無關性檢驗，選取滿足計算精度要求的網格精度。

在其中一個實施例中，所述邊界條件包括鍋爐內的中心風、一次風、二次風、CCOFA風、SOFA風和周界風的入口邊界條件，鍋爐內的中心風、一次風、二次風、CCOFA風、SOFA風和周界風的出口邊界條件，鍋爐壁面邊界條件，熱交換邊界條件；

所述鍋爐內的中心風、一次風、二次風、CCOFA風、SOFA風和周界風的入口邊界條件均采用質量入口邊界條件，該質量入口邊界條件參數包括質量流量、風溫參數，且均根據設計參數進行設定，其中CCOFA風、SOFA風和周界風的質量入口邊界條件參數還根據改變負荷的工況條件計算得到；

所述鍋爐內的中心風、一次風、二次風、CCOFA風、SOFA風和周界風的出口邊界條件均采用壓力出口邊界條件，壓力設置優選為-80Pa；

所述鍋爐壁面邊界條件采用標準壁面方程，無滑移邊界條件；

所述熱交換邊界條件采用第二類邊界條件（即溫度邊界條件），給定預設的壁面溫度和輻射率，其中，給定的壁面溫度優選為690K，壁面輻射率優選為0.8。

以上述邊界條件能夠得到更為準確的模擬計算結果。