wns型燃 气锅炉在不同热负荷下燃烧的研究

《wns型燃 气锅炉在不同热负荷下燃烧的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、北京石油化工学院学报第23卷第2期Vo1．23NO．2JournalofBeijingInstituteof2015年6月Jun．2015Petro—chemicalTechnologyWNS型燃气锅炉在不同热负荷下燃烧的研究任静浩，刘远超，吴立志(1．北京石油化工学院机械工程学院，jE京102617；2．北京石油化工学院工程师学院，北京102617)摘要：燃气锅炉热负荷的变化影响着燃料的消耗量，炉膛内的速度场、温度场也随着发生变化。为了详细研究变热负荷对燃气锅炉内速度场、温度场、燃料浓度变化的影响，利用FLUENT软件对波形炉胆在100、75、50和25热负荷下的燃烧进行数值模拟，过量空气系

2、数取1．1；选取甲烷体积分数为96的天然气作为燃料。通过对不同热负荷下炉膛内的燃烧进行数值模拟，得出变热负荷对燃气锅炉内燃烧的影响，为WNS型燃气锅炉的实际运行提供理论支持，具有一定的工程应用价值。关键词：WNS；燃气锅炉；热负荷；燃烧中图分类号：TK174文献标志码：A锅炉热负荷的变化影响着燃料消耗量的变化，温度场、速度场也随着发生改变[1]，进而影响燃气锅炉炉膛出口的烟气温度，最终影响燃气锅炉的性能。为了探究锅炉变热负荷对锅炉运行结果的影响，对锅炉在100％、75、5O和25％热负荷下的燃烧进行数值模拟，分析变图1燃气锅炉波形炉胆热负荷对各个场的影响。1研究对象和数值方法1．1研究对象以某

3、热力公司的WNS型燃气锅炉为研究对象。燃料采用甲烷体积分数为96的天然气L2]，取过量空气系数为1．1，选择波形炉胆。由于锅炉结构比较复杂，故对锅炉炉膛进行简图2燃烧器简化结构化，只保留炉胆的基本形状，忽略其他附件，如图1所示。燃烧器为扩散式燃烧器，燃烧器的程，涉及到流体流动、传热传质和燃烧等多个过基本结构尺寸为：燃气进口直径为50mm，空程_3]。天然气为混合物，其中甲烷的体积分数气进口直径为400mE，燃气进口处于中心位为96，天然气的低位发热量为置，与空气进口形成一个环形的空间，如图2所36549．6kJ／m。。湍流模型选择k—e双方程模示。空气由环形空间进入，与燃气到达炉膛内型，燃烧模

4、型选择涡耗散模型，辐射换热模型选部后进行扩散式燃烧。择P1模型r5_6]。1．2数值方法采用非结构化四面体网格对波形炉胆划锅炉内燃气燃烧是一个复杂的物理化学过分，网格数为334339，如图3所示。选择压力耦合求解器，三维稳态计算方法，压力一速度耦收稿日期：2015—01—20合采用SIMPLE方法，动量方程及其他方程均作者简介：任静浩(1989一)，男，硕士生，E—mail：renjinghao@bipt．edu．crl。采用一阶迎风方案。1O北京石油化工学院学报2015年第23卷负荷时炉膛最高温度为1776K，75热负荷时由图7可知，在4种热负荷下，100热负炉膛最高温度为1760K，50热

5、负荷时炉膛最荷时温度上升的速度相对于其他3种热负荷较高温度为1746K，259／6热负荷时炉膛温度最高慢。因为在满负荷运行时会造成炉膛内局部燃值为1732K。除此之外，炉膛最高温度出现的料浓度过高，燃料浓度高的区域和燃烧产物集．=一11；i11111i位置也不同，如图7所示。由图7可知，热负荷中的区域，比热容较大。比热增大后会减缓火一鼹．69O曲89北3∞76∞O％6加O6丌60他0O越低，炉膛温度最高值越靠近燃烧器，即随着热焰温度的升高，所以造成满负荷运行时，温度上负荷的降低，炉膛温度的最高值逐渐前移。升速度相对其他3种热负荷较慢。1111111111i1111i当炉膛温度达到最大值后开始下

6、降，热负荷表2不同热负荷下炉膛轴向温度201K77蛎9阻2"904他092他3∞11降低时，炉膛出口温度也降低，即100％热负荷时，轴向距离热负荷E一11111111炉1膛1出1口}温度最1大1，为11510K；259／6热负荷时炉膛0．005—一孔866们OO曲01∞出6口3加烟6气似0温1他度8∞最4小8铊，为81237K，如图8所示。0．250．500．752—111l1111111；1111．00；D＼一％2357_。53弱2∞222他2n8娼4鼹72弘7船1．251．501．752．002．252．50赠要2．753．003．253．50图8不同热负荷下的炉膛出口烟气温度3．754．

7、O3炉膛出口烟气温度是锅炉设计和运行的重要参数之一。炉膛出口烟气温度过大或过小都会对锅炉的性能有直接的影响。因此在锅炉的4000700010000130001600019000设计和运行中选择合适的设计温度和运行温度是很重要的。2．3不同热负荷下甲烷组分分布在炉膛内，燃料浓度的降低程度预示着燃图7不同热负荷下炉膛轴向温度分布烧反应的快慢。选用天然气为燃料，天然气中96的成分是甲烷，为了探究各热负荷