数值模拟在 电站锅炉烟风道优化设计中的应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com第45卷第6期锅炉技术Vo1．45，NO．62014年11月BOILERTECHNOLOGYNOV．，2014数值模拟在电站锅炉烟风道优化设计中的应用赵晴川，郝军，李洪泉。，张晓伟(1．国家电网山东电力科学研究院，山东济南250061；2．华能烟台发电有限公司，山东烟台2640003．华电莱州发电有限公司，山东烟台261441；4．华能沾化热电有限公司，山东滨州256800)摘要：分析讨论了电站锅炉烟风道的空气和烟气流动以及数值模拟方法在烟风道设计优化中的应用。燃烧系统风道设计能否保证空气分布平均一致，决定

2、了燃烧器是否在设计条件下运行，从而决定了NO排放水平和燃烧效率。SCR(SelectiveCatalyticRednction)系统中烟道的设计能否确保进入SCR的烟气流场的均匀性，决定了SCR系统运行的效率和安全数值模拟的方法能够分析烟风道内的流动情况，为优化改进烟风道的气流分配提供了设计和分析工具。通过实例说明数值模拟方法在锅炉风箱和SCR烟道改进优化实践中的应用。关键词：电站锅炉；风箱；SCR；数值模拟中图分类号：TK223文献标识码：A文章编号：1672—4763(2014)06—0012—05发挥了重要的作用。数值模拟的方法能够对流

3、0前言动阻力、改造成本、风机电耗等实现快速简便的电站锅炉二次风系统的作用是将空气输送分析。与传统的物理模拟试验研究的方法相比，至各燃烧器。为保证燃烧器按照设计条件运行，它能够快速地分析一系列设计方案而无需进行实现低排放和高燃烧效率，要求分配到各燃烧器实际的试验，并且能够获得更多的分析数据。数的空气量相等。然而电厂的二次风系统为了节值研究的成本通常是物理模型研究的二分之一约成本和空间，一般设计成大风箱形式，难以保到三分之一。证风量分配的均匀性。因此，很多电厂的二次风1大风箱系统空气分配对燃烧器性能的系统存在着风量分配的问题，需要进一步的改进影响

4、和优化，通过增加导流板、机翼、均流板等方式提高燃烧器间空气流量分配的均匀性。燃烧器的空气分配影响到空气和燃料的混SCR脱硝系统对烟道设计有一定的要求。合。风箱空气分配不均将导致炉膛内产生富燃为了保证SCR的性能，在反应器中烟气与氨气料和贫燃料区域，降低了燃烧效率，最终导致排必须混合均匀，并在反应器内分布均匀，因此要放增加和未燃尽碳损失增加。求SCR人口和内部气流均匀。然而受空间限制，多数锅炉省煤器出口至SCR反应器入口的烟道设计与布置很紧凑，烟道截面变化大，急转b弯多，介质在其内部流动的速度分布会很不均爱匀，对烟气与氨气的均匀混合很不利。因此

5、谨蛏SCR反应器入口烟道的设计与布置、反应器内导流结构的设计与布置需要保证内部流动速度场的均匀性_】]。在锅炉二次风系统设计和SCR烟道设计中，燃烧器过剩空气系数图1过剩空气系数对燃烧排放的影响数值模拟的方法逐渐成为不可缺少的分析工具，收稿日期：2013一O8～21；修回日期：2014—01—11作者简介：赵晴川(1972一)，男，工程硕士，高级工程师，主要从事电站锅炉燃烧优化、性能分析、节能技术开发的研究。学兔兔www.xuetutu.com第6期赵晴川，等：数值模拟在电站锅炉烟风道优化设计中的应用13文献[2]研究了空气分配对燃烧器的影响

6、。(2)模型的几何区域必须包含有足够的上、在一维炉中对燃煤双调风燃烧器进行了燃烧实下游距离。足够的上游距离目的是使流动充分验，研究了空气流量和燃烧器出口气流分布的影自由发展，避免人口流场的不确定性。现场数据响，实验结果见图1。实验表明：燃烧器过剩空气可用作为入口边界条件。烟风道系统改造后不系数过低则CO量增高，燃烧效率降低，过高则产应影响原入口边界条件，否则需要考虑改造对流生更多的N。燃烧器的过剩空气系数在0．9～动的影响。系统内部构件是否包含在模型内取1．15区间时，对N0排放的影响最为显著。实决于其位置、尺寸和对流动的影响。一般情况现低排

7、放和燃烧高效率的关键是提供给每个燃下，内部构件对流场下游的影响范围大约是其烧器合理的过剩空气系数。正常情况下，锅炉每特征尺寸的3～5倍距离，对上游影响范围约1倍个燃烧器的燃料量是基本均等的，因此要求分配距离。到各燃烧器的空气量也是均等的，而这将取决于(3)大风箱模拟计算时应正确地模拟阻力元锅炉二次风系统结构设计是否合理。件(如导流板、机翼、燃烧器、过燃风喷口等)。风道内的流场是由上游分布、转向损失、燃烧器阻2烟气流场均匀性对$CR脱硝系统性能力等决定的。对大风箱进行数值模拟时，可以将的影响大风箱系统假想为按照燃烧器的分布划分的若还原剂(NH。

8、)与NO。的混合效果是脱硝效干单独的平行通道，每个平行通道末端对应一个果好坏的决定因素，它不但影响最终的脱硝效率燃烧器出口。而起点是空气预热器出口。气流及氨逃逸率，