[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于數(shù)值模擬的爐膛結(jié)渣厚度判斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811562238.8
• 申請(qǐng)日: 2018-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109829189B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉中毅;金晶;鄭良倩;朱以周;張瑞璞;杭伊煊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 上海邦德專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 31312
• 代理人: 余昌昊

1.一種基于數(shù)值模擬的爐膛結(jié)渣厚度判斷方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟A：將爐膛數(shù)據(jù)錄入模型，將所述爐膛進(jìn)行區(qū)域劃分，且各區(qū)域的工況參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定，由上自下依次包括吹灰器區(qū)、燃燒器區(qū)和冷灰斗區(qū)，所述冷灰斗區(qū)呈倒錐狀，所述爐膛內(nèi)設(shè)有一次風(fēng)口和二次風(fēng)口；

步驟B：利用Gambit軟件對(duì)所述爐膛進(jìn)行網(wǎng)格劃分，所述燃燒器區(qū)噴口處的網(wǎng)格采用Paving法進(jìn)行劃分，即所述燃燒器區(qū)的網(wǎng)格比所述吹灰器區(qū)和冷灰斗區(qū)的網(wǎng)格都密集；

步驟C：在FLUENT軟件中進(jìn)行數(shù)值模擬，設(shè)定多項(xiàng)條件模型，設(shè)定多種模擬算法；

步驟D：檢測(cè)收集爐膛內(nèi)實(shí)際工況時(shí)的實(shí)際數(shù)據(jù)，所述實(shí)際數(shù)據(jù)包括爐膛內(nèi)各噴口的入口邊界條件，所述入口邊界條件包括一次風(fēng)口的風(fēng)速、一次風(fēng)口的風(fēng)溫、二次風(fēng)口的風(fēng)速和二次風(fēng)口的風(fēng)溫；將所述實(shí)際數(shù)據(jù)導(dǎo)入選取的所述模擬算法中，獲得火焰燃燒溫度T_hy；

步驟E：通過(guò)第一熱力計(jì)算公式，計(jì)算獲得工況參數(shù)清潔水冷壁為0mm結(jié)渣厚度時(shí)，所述清潔水冷壁的壁溫t_w；

所述第一熱力計(jì)算公式為：

t_w：清潔水冷壁的壁溫；

t：管內(nèi)介質(zhì)溫度；

J_N：管子沿周界熱負(fù)荷最高處內(nèi)壁均流系數(shù)；

α_N：管子內(nèi)壁對(duì)介質(zhì)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；

β：水冷壁管徑比；

q：管子外壁最高熱負(fù)荷；

管子沿周界內(nèi)壁平均流量均流系數(shù)；

λ：管子材料導(dǎo)熱率；

步驟F：將所述清潔水冷壁的壁溫t_w作為入口邊界條件導(dǎo)入所述模擬算法中，獲得參考數(shù)據(jù)，所述參考數(shù)據(jù)包括速度場(chǎng)數(shù)據(jù)和溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)，將所述參考數(shù)據(jù)與所述實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，判斷所述模擬算法的精準(zhǔn)性；

如所述模擬算法不精準(zhǔn)，重復(fù)步驟C；

如所述模擬算法精準(zhǔn)，進(jìn)入步驟G；

步驟G：將所述參考數(shù)據(jù)和所述火焰燃燒溫度T_hy代入第二熱力計(jì)算公式內(nèi)，計(jì)算獲得工況參數(shù)沾污水冷壁為n?mm結(jié)渣厚度時(shí)，所述沾污水冷壁的壁溫，將所述沾污水冷壁的壁溫作為入口邊界條件導(dǎo)入所述模擬算法中，獲得工況參數(shù)不同結(jié)渣厚度時(shí)的壁溫?cái)?shù)據(jù)；

所述第二熱力計(jì)算公式為：

σ₀：輻射常數(shù)；

ε_l：爐膛黑度；

T_hy：火焰燃燒溫度；

T_hb：沾污水冷壁的壁溫；

α_hy：火焰對(duì)灰渣表面的對(duì)流換熱系數(shù)；

δ_h：灰渣厚度；

λ_h：灰渣導(dǎo)熱系數(shù)；

T_gb：水冷壁金屬管平均溫度；

步驟H：將所述工況參數(shù)不同結(jié)渣厚度時(shí)的壁溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行公式擬合，獲得結(jié)渣厚度與爐膛出口煙溫的關(guān)系式。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)值模擬的爐膛結(jié)渣厚度判斷方法，其特征在于，所述條件模型：氣相湍流流動(dòng)采用Realizable?K-雙方程模型，氣固兩相流動(dòng)采用拉格朗日隨機(jī)顆粒軌道模型，輻射傳熱采用P-1模型，氣相湍流燃燒采用混合分?jǐn)?shù)法概率密度函數(shù)模型，揮發(fā)分析出過(guò)程采用雙步競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)模型，焦炭燃燒采用擴(kuò)散—?jiǎng)恿刂迫紵Ｐ停?/p>

所述模擬算法采用三維穩(wěn)態(tài)算法：微分方程離散化采用有限容積法，求解控制方程采用SIMPLE算法。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)值模擬的爐膛結(jié)渣厚度判斷方法，其特征在于，在步驟G中，將所述溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)和所述火焰燃燒溫度T_hy代入第二熱力計(jì)算公式內(nèi)，計(jì)算獲得工況參數(shù)沾污水冷壁為1mm結(jié)渣厚度時(shí)，所述沾污水冷壁的壁溫，將所述沾污水冷壁的壁溫作為入口邊界條件導(dǎo)入所述模擬算法中，獲得工況參數(shù)沾污水冷壁為1mm結(jié)渣厚度時(shí)的溫度分布情況；類(lèi)推上述第二熱力計(jì)算公式的計(jì)算方式，獲得工況參數(shù)沾污水冷壁為0～10、15、20、25和30mm共15個(gè)結(jié)渣厚度時(shí)的溫度分布情況。