大型循环流 化床锅炉高压流化风系统设计优化

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1、学兔兔www.xuetutu.com第44卷第3期锅炉技术V0I．44。No．52013年5月B0ILERTECHN0L0GYMay．，2013大型循环流化床锅炉高压流化风系统设计优化罗必雄(广东省电力设计研究院，广东广州510600)摘要：为改善多台并联高压流化风机的运行条件，通过数值模拟和工程应用，对传统式和平行式高压流化风管的流场情况进行分析研究，得出后者可以改善风机运行工况的结论。该成果可以推广应用到其它类似的锅炉岛烟风煤系统。关键词：高压流化风机；并联运行；平行风管中图分类号：TK229．66文献标识码：A

2、文章编号：1672—4763(2013)03—0037—040前言越过喘振界限线，即鼓风机Ⅱ已不能正常工作。云浮电厂C厂作为上海锅炉厂有限公司第一台具有自主知识产权的300Mw等级循环流化床锅炉机组，于2010年7月投入商业运行。该炉型为：SG一1036／17．5-M4506，亚临界参数自然循环单汽包循环流化床锅炉，单炉膛，一次中间再热，绝热式旋风分离器，露天布置，固态排渣，受热面采用全悬吊方式，炉架为双排柱钢结构。1管路特性对多台并联运行风机的影响图1管路特性和并联式风机的性能曲线从目前已经投入商业运行的大型循环流

3、化通过以上分析可以发现，与单台风机相比，床电厂运行情况来看，管路设计是否合理，直接并联式运行风机的稳定工作范围变小，对管路尤影响到高压流化风系统运行的可靠性。其是风机出口管路特性比较敏感。若设计不合以2台并联运行的高压流化风机为例，其运理，容易导致风机进入喘震区。行特性见图1。曲线工、Ⅱ表示单台风机的性能通过采用Fluent软件对高压流化风机的2曲线(一般情况下，尽管选型参数相同，但各风机种出口管道三维流场进行模拟计算，开发出合理的性能曲线不会完全一致)，曲线I+Ⅱ为2台的管道型式。风机并联后的性能曲线。曲线1为阻力

4、较低的2数值模型的建立管路性能曲线，它与曲线I+Ⅱ的交点b是鼓风机与管路联合运行工作点，流量为Q，比压能为2．1物理模型e，这时风机工的工作点为a，鼓风机Ⅱ工作点为在传统的设计方案中，基本上都是利用高c。虽然2台风机并联运行时总的流量大了，但每压流化风母管将多台高压流化风机简单地连台鼓风机本身的流量却较其单独工作时(。和c)接起来。如图2所示，由于3台风机相互影的要小。因此，并联后各鼓风机的工作点已偏离响，管路对3台风机的运行会产生不同的影了其单独运行时的工作点。如果管路阻力增加，响。为使3台高压流化风机获得尽量接近

5、的如图中曲线2，整个系统的工作点为S，虽然风机出口边界条件，并考虑到现场布置条件，采用I还在工作范围内(见n点)，但风机11(见)已平行式风管，详见图3所示。为慎重起见，本收稿日期：2o1204—15作者简介：罗必雄(1966一)，男，教授级高级工程师，主要从事火力发电厂热机专业系统的设计及研究工作。学兔兔www.xuetutu.com38锅炉技术第44卷项目分别对传统型和平行式风管进行了数值lz、32，——空问坐标，rn；化模拟，以期获得2种方案的流场分布情况和u、“，——分别为与z方向的时均速度分压力分布情况。量

6、，m／s；——微元体受到的压力，Pa；出口——微元体在与z方向上的剪切力，W；g，——重力加速度，m／s；S——常数；图2传统的母管式设计方案F——合力，w；丁_温度，K；kaf——有效导热系数，w／(m·K)；进口出口c。——定压比容，m。／kg。2．3湍流运动方程工程中多采用时间平均法并补充反应湍流图3优化的平行式设计方案特性的其它方程来求解湍流问题。时间平均值模拟计算选取2种方案：(1)传统的母管式法中采用最为广泛的是雷诺平均法。在雷诺平设计方案，其计算的几何模型如图2所示，整个均中，瞬态N—S方程中要求的任一

7、变量已经分解模型长4．7rn，高2．82m，母管直径0．82m，支管为时均常量和变量，即：直径0．53rn；(2)平行式设计方案，其计算的几何一+j5(4)模型如图3所示，整个模型长2．5ITI，宽1．5m，式中：——瞬时变量；母管直径0．72rn，支管直径0．426m。计算中模——时均常量；拟高压流化风流量为25800Nm。／h，运动粘度为——时均变量。1．7894E一05m／s，介质密度为1．214kg／m。。用这种形式的表达式把流动的变量放人连本文基于Fluent软件对高压流化管道的流续性方程和动量方程并且取一

8、段时间的平均，这场进行三维数值模拟，采用物理模型建立数学模样可以写成以下的形式：型，选择显示差分格式，并使用SIMPLE算法进O+(J0“)一0(5)行计算。计算区域的网格划分采用结构化／非结t。az、⋯、构化的混合网格划分，混合网格数量约43万个()+未(一一++单元。2。2控制方程(一P“，)(6)dZJ采用欧拉法将烟气处理为连续相对其进行