300MW锅炉二次风喷嘴的低成本优化

《300MW锅炉二次风喷嘴的低成本优化》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、第43卷第2期化工机械235300MW锅炉二次风喷嘴的低成本优化‘张立栋‘+1李伟伟2匡青峰2于婷俐3周阳3赖福生2(1．东北电力大学能源与动力工程学院；2．华能巢湖发电有限责任公司；3．国电双鸭山发电有限公司)摘要二次风射流对锅炉内空气动力场的构成起重要作用．对二次风喷嘴进行改造，在喷嘴内添加不同形状的导叶，并进行不同工况下的对比，得知圆弧形导叶效果最佳，同时进行炉内切圆对比，可知采用圆弧形导叶对喷嘴出口速度进行优化，能够提高喷嘴射流刚度、明显改善炉内空气动力场、优化锅炉的运行状态。关键词锅炉喷嘴导叶动压炉内切圃中图分类号TQ054+．9文献标识码

2、A文章编号0254&094(2016)02-0235-05切圆锅炉燃烧状态较为稳定，但依然存在诸多不足，其原因多与炉内空气动力场不理想有关，人炉的一次风速度较低，作用是输送燃料，而二次风因速度较高、风量较大，主要起构建炉内空气动力场的作用，但由于射流不理想，易造成实际切圆直径过大，带来射流偏斜、偏烧及冲刷水冷壁等问题。随着电站锅炉燃烧技术的不断发展，对于电站系统锅炉设备的技术改造也偏向此方向。如郭强等通过模拟燃烧器热态设计工况，进行实验对比，得出将四角切圆改成四墙切圆以改善炉内燃烧的情况¨-。陈世和等在研究不同因素对飞灰含碳量的影响时，通过改进CFD

3、计算模型得出二次风切圆直径与飞灰含碳量成正比关系旧。。ShaL等在研究1000MW锅炉非圆型空气动力场流动时，提出增加二次风射流速度能有效改善炉内空气动力场¨o；蒋晓峰在分析1000MW锅炉燃烧方式时，对比双切圆和单切圆的效果，得出采用两套燃烧器的双切圆方式能防止结渣、减少NO。的生成¨。。QinM等在对比不同切圆方式对炉内空气动力特性影响时，认为同样的喷嘴射流，墙式切圆(FwT)要好于四角切圆(FCT)p1。因为射流刚性得到提升，赵盼龙等在研究电站锅炉屏底结渣的影响因素时发现将部分燃烧器改装为反向切圆或对冲能有效减弱屏底结渣问题¨。，通常此类改造工

4、程需改动锅炉水冷壁、更换整套燃烧器，并重新选择适当位置安装，虽然能达到较好的改造目的，但成本较高。二次风喷嘴作为二次风进入炉膛的最终设备，是构成炉内空气动力场的重要部分，对二次风射流刚度影响较大。为此，笔者提出一种低成本的改造方案，对二次风喷嘴出口参数进行优化，并通过计算流体动力学软件进行模拟，取得较好的效果，可为此类改造和设计提供参考。1物理模型数值方案1．1物理模型及网格划分笔者以某300MW锅炉设备二次风喷嘴为研究对象。该喷嘴高为0．8lm，人口截面为长0．7m的正方形，喷嘴入口段长0．3m，喷嘴进、出口之间的轴线距离0．5m，出口截面为长0．

5、7m、宽0．3m的矩形截面，喷嘴段收缩比2．33。导叶布置在入口段，离两侧收缩的壁面底部各0．15m处。采用非结构化四面体网格进行分区划分(图1)，收缩部分加密，选取不同网格数(30万、34万、45万、50万)，考虑计算效率网格精度不宜过高¨1，最终·吉林省科技发展计划项目(201402041M9SF)，吉林市科技发展计划项目(201414007)。++张立栋，男，1980年8月生，副教授。吉林省吉林市，132012。236化工机械2016焦选取网格数45万。图1喷嘴网格划分1．2方案设置在渐缩段开始添加导叶，使工质在中间部分更加集中，提高出口参数的

6、中间部分，但不同形状的导叶对相关参数影响的程度不同，在相同位置布置不同形状的导叶，进行同一工况下不同方案的对比。采用不添加导叶(方案一)和添加4种不同形状(直线型、三次曲线、抛物线形、圆弧形)的导叶(方案二～方案五)，在不同入口速度(9、12、15、18、21、24、27、30m／s)下进行模拟。2计算结果与分析2．1不同入口速度下喷嘴出口参数通常影响喷嘴射流刚性的因素有喷嘴出口高宽比、周界或侧向高流速伴随流、射流速度、收缩比及收缩曲线形状等。切圆锅炉运行时的负荷多根据电网指令不断变化，炉内燃烧情况也不断改变，因此，需根据各层燃烧器的投入情况调整炉内

7、氧量和燃料量以应对负荷变化，在负荷不断变化的过程中，需不断调整二次风喷嘴的角度和挡板开度，以调整进入喷嘴的二次风速度。根据实际运行下8种不同入口速度、5种方案计算喷嘴出口静压和平均速度，并列于表1。由表1中数据可知，各工况的速度差异较小，同一人口速度下，未添加导叶的喷嘴(方案一)在入口速度变化时，静压变化较敏感。8种入口速度下，各方案的出口平均速度差异较小，以人口速度为15m／s为例，各方案出口平均速度差异在0．36％以内，导叶形状对喷嘴出口平均速度影响小，人口速度变化时，不同方案的出口速度差别同样较小。锅炉负荷变化时，挡板开度、人口速度发生改变，导

8、叶形状对喷嘴的加速性能影响较小，即导叶对喷嘴内的工质质量流速产生的影响可以忽略。表1喷嘴出口处的静压和平均速