四角切向燃烧锅炉烟道烟速偏差的实验研究与数值模拟
火力发电厂锅炉“四管”泄漏预防与控制技术
火力发电厂锅炉“四管”泄漏预防与控制技术摘要:火力发电厂锅炉“四管”泄露预防与控制技术是一项十分重要的安全工作,锅炉“四管”泄露预防与控制技术的优劣决定了质量管理工作的优劣本文主要通过分析锅炉“四管”泄露预防与控制技术和存在的一些问题,并且提出相应的解决措施关键字:锅炉泄露预防控制技术火力发电厂锅炉“四管”泄露的判定风烟系统：锅炉炉膛出口烟温左右两侧偏差发生明显变化，泄漏侧的烟温下降，另一侧已正常值接近；锅炉烟道内靠近泄漏点的负压测点显示负压值下降或变为正压，泄漏点附近烟道内两侧烟压偏差增大；发生泄漏时，炉膛负压瞬间反正，且不会发生大幅波动，这与锅炉燃烧不稳定导致的炉膛负压波动有明显不同，燃烧不稳定时，炉膛负压会发生正、负反复波动，当发生炉膛负压瞬间反正现象时，应引起高度重视，实践已经证明，炉膛负压达+100pa,锅炉泄漏就已相当严重；泄露进入炉膛的汽水经降压及高温加热后，体积急剧膨胀，在送风不变的情况下，引起炉膛正压，引风出力增大才能维持炉膛负压。
（二）机组负荷：机组负荷稳定时，锅炉燃量不变、锅炉送风量不变，锅炉的烟气含氧量不会发生大幅变化，主汽压力不会发生有太大的变化。
在锅炉四管泄漏时，主蒸汽压力会缓慢下降，机组负荷也会随之降低，这种现象与锅炉煤质变差有明显的区别，当锅炉煤质变差时，在送风量不变的情况下，烟气的含氧量会明显的增加。
（三）再热汽温系统：锅炉正常运行中，过、再热器管壁温度，过、再热器减温水量会超过额定值，并且还会发生很大的偏差。
锅炉泄漏时，因汽水泄漏造成部分热损失，要维持机组负荷，必需增加锅炉燃料量，炉膛出口的烟气流量增加、烟温升高，使锅炉壁温超温及减温水流量增加。
火力发电厂锅炉“四管”泄露的原因分析锅炉“四管”泄露的原因：通过查阅马头发电厂以前关于“四管”泄漏的设备台帐及防磨防爆检查记录，并结合有关防止“四管”泄漏的技术资料，我们对影响“四管”泄漏的原因进行了统计分类，认为影响锅炉“四管”泄漏的原因主要有应力集中、超温爆管、吹灰器吹损、机械磨损、飞灰冲刷、焊工的焊接质量等几个方面。
燃尽风竖直摆角对四角切圆锅炉燃烧及排放特性的影响
表2 工况参数Tab.2 Case and parameters工况一次风率/%周界风率/%冷却风率/%燃尽风率/%辅助风率/%漏风风率/%竖直摆角/°工况1 19.1 7.72 9 20 39.18 5 0工况2 19.1 7.72 9 20 39.18 5-5工况3 19.1 7.72 9 20 39.18 5-10
2 数学模型、网格及计算方法
锅炉炉膛内的煤粉燃烧过程主要包含：气固两相流的，煤粉颗粒的热解和燃烧，气相反应物参与的均相燃烧反应，辐射和对流传热过程，氮氧化物等生成和还原过程等。
在本文对该锅炉炉内燃烧的模拟计算中，在模拟气相湍流时采用标准的k-ε湍流模型；采用PDF模型来模拟气相燃烧过程；在模拟煤粉颗粒的运动时采用颗粒的随机轨道模型；采用双方程平行竞争反应模型来模拟煤的热解；在模拟焦炭燃烧时采用动力/扩散控制反应速率模型；用DO法模拟辐射传热计算；离散方法均设置成一阶迎风格式。设定边界条件时，将一次风、二次风以及燃尽风的边界条件均设定为速度入口，并根据锅炉的设计参数来决定其入口的流速和风温；出口处采用的是压力出口的边界条件，根据实际电站锅炉在引风机作用下炉内呈现负压的特点，将其压力参数设置为-50 Pa；将炉膛壁面设置成无滑移的边界条件，并采用标准的壁面方程，壁面的热交换则采用第二类边界条件（温度边界条件），通过给定壁面的温度和辐射率来实现，设置壁面温度为690 K，设置壁面辐射率为0.6，离散相类型为reflect；其中冷灰斗底部壁面温度为473 K，辐射率为1，离散相类型为trap。更多模型及设置见参考文献[7-9]。
四角切圆锅炉炉膛上部冷态空气动力场的试验研究
２ 上 炉 膛 屏 区流 场 分 析பைடு நூலகம்
在 屏 区进行 了 ３个部 位 的烟 速 测 量 ，测 得 屏 区 的
气流 动 特性 并 不相 同 ，其传 热 特 性 也不 相 同，采 用左
右交 叉 的方 法不 一定 会达 到 减 少 热偏 差 的效 果 。
针 对某 电厂 ３ ０ ＭＷ 锅 炉水 平烟 道 高 温对 流过 热 ０
Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｐ ｅ ｐ ｒｍ ｎ ａ ｓ ａ ｃ ｆ Ｒ Ｕ ｐ ｒＦｕｒ ｃ ａ ｌ ｗ ｆＴａ ｇ ｎ ｉ ｌ ｉ ｒ ｉ ｌ ｅ ｏ ｎ ｍ ｉ ｓ ｎａ ｅ Ｇ ｓ Ｆ ｏ ｏ ｎ ｅ ｔａ Ｂｏ ｌ Ｃｏ ｄ Ａ ｒ ｄｙ ａ ｃ ｅ ｎ
器超 温 爆管 问题 ，以该 厂 １０ ５ ｔ ２ ／ 炉机 组 为原 型 ， ｈ锅
流 场分 布特 征如 下 。 ２１ 屏下 烟速 切 向速 度 的分 布 （ 表 １ ， 见 ） 表 １ 屏 区入 口切 向速 度 分 布
在 冷态 模 型试 验 台上对 炉 膛 上 部 气 流 流动 特 性 进行 了 实 验研 究 ，得 到烟气 在 上部 炉 膛 中的 流 动规 律 ， 认 为 炉 膛 出 口处 气 流 的残 余 旋转 是 引起 水 平 烟 道速 度 分布 不均 的 根本 原因 ，为解 决 问 题提 供 了有价 值 的 资料 。
为 了测 量屏 区 的速 度 分布 ，在 屏 区 下 沿 开 有 一 测
孔 ，分 别 从 左 右 侧 进 行 了 １ ０个 点 的 风 速 测 量 ， 在 前 墙
的就 是上 炉 膛及 炉膛 出 口水 平 烟 道 中 的烟 气 流场 、速
度 场 和温 度 场 不均 匀及 由此 而 引 发 的 过热 器 、 再 加热 器超 温 爆 管 。该现 象 在 四角 燃烧 煤 粉 锅 炉 中普遍 存在 。 １０ ５ｔ ２ ／ ｈ过热 器 系统 一 般 在炉 膛 上部 布 置分 隔屏 过 热 器和 后 屏 过热 器 ， 并左 右 交 叉 后 进 入 水平 烟 道 中 的高 温 对流 过 热器 ， 已消 除 由 于左 右 热 负 荷不 同造成 的热 偏 差 。但 炉膛 上 部烟 气 流 动特 性 与 水 平烟 道 的烟
锅炉尾部烟道烟气三维流场的数值模拟及均流装置研究
ＣｏＮＴＥＮＴＳＣｈｉｎｅｓｅａｂｓｔｒａｃｔ……………………………………………………………………………………………．．ＩＥｎｇｌｉｓｈａｂｓｔｒａｃｔ……………………………………………………………………………………………ＩｌｌＮｏｍｅｎｃｌａｔｕｒｅ………………………………………………………………………………………………．．Ｖ１Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ…………………………………………………………………………………………………１１．１Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ…………………………………………………………………………………………．１１．２Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｉｔｕａｔｉｏｎ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．…．．．…．．．．…．…．…．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．…．．．．．．．．．…．．．．．】【１．２．１Ｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｃｕｒｖｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．…．．．．．．１１．２．２Ａｂｒａｓｉｏｎａｎｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｆｌｕｅａｎｄｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ．．…．……．…．………．．．．４１．２．３Ｍｅｔｈｏｄｓｏｆｆｌｕｉｄｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ……．………………．…．…．………………．．…………．．６１．３Ｔｅｘｔｕａｌｔａｓｋ…………………………………．．…………………………．………ｉ…．．．…………．．．８２Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｉｅｓｏｆｇａｓ—ｓｏｌｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗｉｎｃｕｒｖｅｄｆｌｕｅ……９２．１Ｔｕｌ？ｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌｓｆｏｒｆｌｕｉｄｆｌｏｗｉｎｆｌｕｅ…………．．…．……．…．…．…………．………．．．９２．１．１Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ．…．．……．…．……………．……．．．．．９２．１．２Ｅｄｄｙｖｉｓｃｏｓｉｔｙｍｏｄｅｌｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ……．…………．…．……．…．．…．……．．．１０２．１．３Ｗａｌｌ．ｆｕｎｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｎｅａｒｗａｌｌａｒｅａ……………………………………………．１４２．２Ｆｌｕｅｇａｓ·ａｓｈｔｗｏｐｈａｓｅｍｏｄｅｌｓ…………．……………．．………．…．…………．．…………．１４２．２．１Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇａｓ—ｓｏｌｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗ．………．１５２．２．２Ｇａｓ－ｓｏｌｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｍｏｄｅｌｓａｎｄａｐｐｏｌｉｃａｔｉｏｎ……．．．…．………．．…．………．１５２．３Ｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉｕｍｍｏｄｅｌ…………．…………．……………．……．…．．．．………………．……．．．１６２．４Ｓｕｍｍａｒｙ……………．……………．……．．……．……………．．…．．．．…．…．．…．……．…………．．１７３Ｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｅｑｕａｌｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎｃｕｒｖｅｄｔａｉｌｆｌｕｅ．．…．．………．．…．………．１９：；．１Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｌｄｅｌｆｏｒｃｕｒｖｅｄｔａｉｌｆｌｕｅ…．……………．……．．．．…．．…．…．……．…．………１９３．１．１Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｃｏｎｔｒｏｌｅｑｕａｔｉｏｎ………………………………………………．．１９３．１．２Ｄｉｓｃｒｅｔｉｚａｔｉｏｎａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔｒｏｌｅｑｕａｔｉｏｎｓ……………………………．２１３．１．３Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ……………………………２１３．２Ｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ．ｔｏ．ｖｅｒｔｉｃａｌｃｕｒｖｅｄｔａｉｌｆｌｕｅ……………………２２３．２．１Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｇｒｉｄｓａｎｄｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ………………………………．２３３．２．２Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇａｓ—ａｓｈｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗｆｌｉｅｄｉｎｔａｉｌｆｌｕｅ………………………．２４３．２．３Ｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙｏｎｆｌｏｗｆｉｌｅｄｉｎｔａｉｌｆｌｕｅ……………………………．．３１３．２．４Ｅｆｆｅｃｔｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｍａｓｓｌｏａｄｉｎｇｏｎｆｌｏｗｆｉｌｅｄｉｎｔａｉｌｆｌｕｅ…………………．３４３．２．５Ｅｆ瓷ｃｔｏｆｃｕｒｖａｔｕｒｅｒａｔｉｏｏｎｆｌｏｗｆｉｌｅｄｉｎｔａｉｌｆｌｕｅ……………………………３６３．２．６Ｅｆｒｅｃｔｏｆｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏｏｎｆｌｏｗｆｉｌｅｄｉｎｔａｉｌｆｌｕｅ……………．３８ｉｉｊ山东大学硕十学位论文摘要电厂锅炉尾部烟道由于转弯以及变截面致使烟道内含灰烟气流的速度场和飞灰颗粒浓度场分布不均，进而造成烟道和换热器的积灰和磨损以及换热器的换热不均等问题，对电厂的安全经济运行造成威胁。
超临界四角切圆锅炉冷态空气动力场试验研究
超临界四角切圆锅炉冷态空气动力场试验研究I. 绪论A. 研究背景B. 研究意义C. 国内外研究现状D. 研究内容和目标E. 论文的结构II. 超临界四角切圆锅炉冷态模型及试验设备A. 锅炉模型介绍B. 试验设备设计C. 试验参数设定III. 试验结果分析A. 空气动力场分析B. 流量、温度分布分析C. 切圆部位影响分析D. 压力、风速分布分析E. 能量传递规律分析IV. 空气动力数值计算模拟分析A. 数值计算模型概述B. 数值计算分析结果C. 数值计算与试验结果对比分析V. 结论与展望A. 研究结论总结B. 不足与展望VI. 参考文献注：本篇文章的研究目标是探究超临界四角切圆锅炉的冷态空气动力场，提纲旨在帮助作者构思出一篇论文的框架，具体内容上仍需作者进一步完善。
第一章：绪论A. 研究背景锅炉是现代工业生产中不可或缺的设备之一，它主要用于产生蒸汽或者热水等传热介质，满足生产中的需求。
在现代锅炉技术的研究中，超临界锅炉已经成为发展的趋势。
由于其工作参数的高温高压以及复杂的流体动力学特性，超临界锅炉在煤燃烧领域，环保行业以及工业经济效益等方面都有着巨大的潜力和优势。
B. 研究意义四角切圆锅炉作为一种具有广泛应用的工业锅炉，研究其冷态空气动力场对于提升其热效率，加强其燃料适应性以及优化其设计方案都有着重要的意义。
针对超临界四角切圆锅炉冷态空气动力场试验的研究，在锅炉的设计和运行中都有着重要的现实意义和指导作用。
C. 国内外研究现状目前，国内外对锅炉冷态空气动力场的研究主要集中在两个方面：实验研究和数值模拟。
其中，实验研究主要依靠设备建造和现场测试，达到了较为准确的测量结果。
而数值模拟则通过计算机模拟来分析空气动力场的变化情况。
两种方法相辅相成，有着各自的优势和局限性。
D. 研究内容和目标本论文主要研究超临界四角切圆锅炉的冷态空气动力场试验，包括锅炉的模型及试验设备设计，试验参数的设定以及实验结果分析等方面，旨在实现锅炉在不同工况下的性能评估和检测。
切向燃烧锅炉再热汽温偏差调整及分析
切向燃烧锅炉再热汽温偏差调整及分析张家维; 潘继真; 魏海涛【期刊名称】《《东北电力技术》》【年(卷),期】2012(033)006【总页数】4页(P31-33,41)【关键词】汽温偏差; 燃烧器摆角; 燃尽风比例【作者】张家维; 潘继真; 魏海涛【作者单位】辽宁省电力有限公司电力科学研究院辽宁沈阳110006; 河北国华沧东发电有限责任公司河北黄骅061100【正文语种】中文【中图分类】TK229.6; TM621.28对于四角切圆燃烧锅炉，由于旋转惯性的存在造成炉膛出口区域普遍存在烟温和汽温分布不均衡的现象，并且锅炉容量越大，这种情况越明显。
造成四角切圆燃烧锅炉中汽温、烟温偏差的原因多是由于炉膛出口处存在烟气流残余扭转，在上炉膛及水平烟道中产生烟气速度场、温度场、灰尘颗粒分布场偏差所致。
如果这种汽温偏差和烟温偏差过大，会导致局部管材超温和减温水大量投入等问题［1］，不但严重影响锅炉的经济运行，更威胁到机组的安全运行。
由于再热蒸汽本身的性质决定了其对热偏差更为敏感，所以往往再热器两侧偏差更为明显［2］。
通过燃烧调整试验，对2号锅炉汽温偏差情况进行了测试和分析，包括反切风量及方向、主燃烧器摆角、残余扭转强度等因素改变对偏差的影响，对类似问题的解决提供参考。
1 设备概况锅炉为亚临界参数、一次中间再热、自然循环汽包炉，采用平衡通风、直流式燃烧器、四角切圆燃烧方式，设计燃用烟煤。
锅炉采用全钢结构构架、呈П型布置，受热面采用全悬吊结构。
锅炉为单炉膛，炉膛四周为全焊式膜式水冷壁，炉膛的高负荷区域采用内螺纹管的膜式水冷壁。
在炉膛上部布置有墙式再热器、分隔屏、后屏过热器。
水平烟道中布置有后屏再热器、末级再热器、末级过热器和立式低温过热器。
后烟道竖井布置水平低温过热器和省煤器。
后烟道下部布置2台三分仓容克式回转空气预热器。
炉内主要受热面布置方式见图1。
图1 受热面布置方式示意图炉膛采用摆动式直流燃烧器、四角布置、切向燃烧方式。
浅谈锅炉四角切圆燃烧方式
浅谈锅炉四角切圆燃烧方式摘要：煤炭作为我国能源消耗主要方式之一，其在燃煤火力发电机组中占据主力地位。
随着我国环境保护问题的日益突出，节能环保政策的逐渐深化推行，使得研究燃煤锅炉炉膛内部的流动特性、燃烧方式、传热特性等更具工程实际应用价值。
目前，火力发电厂所使用的锅炉类型多，所用的燃煤种类多，使得锅炉容易产生燃烧不稳定、结渣和爆管等问题，直接影响了锅炉的安全与经济运行。
基于此，文章以某火电厂2 350MW超临界机组新建工程锅炉为例，该锅炉为一次中间再热、超临界直流锅炉，锅炉采用单炉膛、燃烧器四角布置、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、型布置，主要针对该350MW四角切圆燃煤锅炉燃烧过程进行仿真研究，定性的分析锅炉的燃烧特性和运行规律，以期对锅炉调整试验和运行优化提供理论参考依据。
关键词：350MW燃煤锅炉；燃烧方式；模型分析1锅炉燃烧机理及数学模型分析1.1煤粉炉燃烧过程机理对于炉内煤粉燃烧过程的物理化学机理主要包括：（1）伴有传热的气相湍流流动机理；（2）气相湍流燃烧：（3）辐射传热；（4）多相湍流机理；（5）颗粒表面的液体蒸发；（6）颗粒挥发份析出；（7）颗粒氧化；（8）烟灰及污染物的形成：（9）积灰结渣。
风粉混合物由一次风携带经燃烧器射入炉膛，经过湍流扩散和回流，可以卷吸周围的高温烟气，另外接受炉内高温火焰的辐射传热，而被迅速加热，煤粉达到着火温度后被点燃。
整个燃烧过程受多方面影响，包括烟气的湍流流动、传热方式和燃烧化学反应等。
炉内化学反应涉及挥发份的燃烧、煤粉颗粒的燃烧以及其他可燃物质燃烧和化学反应。
锅炉内煤粉燃烧过程极其复杂，在剧烈的燃烧化学反应中进行，同时还有流动、传质、动量和能量传递等物理过程。
在此过程中，质量、能量、动量、化学元素等都是守恒的。
1.2煤粉燃烧模型（1）挥发份析出模型有关煤热解过程的试验研究，已经得到了许多实用的热解模型。
本文采用双步竞争（Two-Competing-Rates）模型，虽然该模型不适用于专门研究煤热解反应，但作为描述炉内燃烧过程己足够准确，其反应方程表示为：图1燃烧器布置方式成熟的四角切圆燃烧方式能够保证沿炉膛水平方向均匀的热负荷分配。
射流整流法控制电站锅炉热偏差试验研究
八
维普资讯
安装 阀 门来 控制 流量 。在 烟道 中部 沿宽 度方 向布置 了
２ 组 蛇形管 组成 的模 型过 热 器 ， ２ 以进 行 过 热 器 热 偏 差
水平 烟 道沿 高度方 向测点 行数 。
截 面 平 均 流 速 为 ：
分 布试验 。试验 台布 置如 图 １所示 。
・
：
．
提 出一种采 用射 流整流 来控制 水平 烟道 内过热 器热偏 差 的方 法。通过 对水 平烟 道入 口 ：
‘
．
：
的 速 度 测 量 及 过 热 器热 偏 差 分 布 试 验 得 出 ． 热 器 热 偏 差 分 布 与 水 平 烟 道 入 口 气 流 速 过
：
Ｓ。
图 ３ 水 平烟道 入 口气 流速 度偏差 系数 分布 。从 是
图 １ 模 型 试 验 台 系统
图 ３可 见 ， 试 验 工 况 下 水 平 烟 道 中流 速 差 异 很 大 。 在
产 生热 偏差 的主要 因素 是 沿 宽 度方 向 的速 度 偏 差 ， 总
２ １ 水 平烟 道入 口气 流速 度分 布 ． 为 了研究 水平 烟 道 入 口气 流速 度 偏 差 ， 验 在 烟 试 道 入 口截 面 Ｂ沿 高度方 向 间隔 ５ ０ｍｍ 布 置 ３排测 点 ， 宽度 方 向间 隔 １ ８ｍｍ 布 置 ２ ２个 测 点 ， ６ 共 ６个 测 点 ，
加剧 了过 热 器 、 热 器 吸热 偏差 ． 过 热器 、 热 器 超 再 使 再 温爆管 事故增 多 ． 已成 为 大 型 四 角切 圆燃 烧 煤 粉锅 这
基 炉 运 行 的 主 要 问 题 之 一 。 础 过 热器 和再热 器 管组 中各 根 管子 的结 构 尺 寸 、 内 研 每根 管 子 中 的蒸 汽 焓 究 部 阻力系数 和热 负荷 各 不 相 同 ，
锅炉燃尽风调节的实际验证
锅炉燃尽风调节的研究0引言随着国内电力环保排放标准的越趋严格，国家要求燃煤机组3。
我厂由于锅炉负荷受总排口NOX排放浓度不得高于50mg/Nm热网负荷限制，SCR入口烟温偏低导致SCR反应效率受限，运行人员往往采用过量喷氨来保证脱硝系统的达标排放，造成氨耗量增加，不利于机组经济运行。
另一方面由于漏氨生成硫酸铵盐，导致催化剂积灰严重，脱硝效率下降；同时空预器易堵塞，引风机出口阻力增大，机组运行能耗偏高。
目前，空气分级燃烧技术是一种比较成熟且应用广泛的低氮燃烧技术，能有效大幅降低NO x排放，同时减少尾气脱硝成本。
采用空气分级燃烧技术时，下炉膛主燃烧区域氧气浓度偏低，会生成大量CO形成还原性气氛，有利于抑制NO x形成。
SOFA燃尽风从主燃烧区上部送入炉膛，与炉膛产生的未燃尽的可燃物混合，促进燃料的燃尽，提高了燃烧经济性。
SOFA燃尽风做为空气分级燃烧技术中的一个重要组成部分，其布置方式、风率大小以及入射角度都会对燃烧效率、NO x排放产生不可忽视的影响，同时也会影响上炉膛温度分部和锅炉的安全稳定运行。
针对此问题我参考其他学者的论文并结合我厂SOFA燃尽风挡板的布置方式做出了如下研究。
1锅炉本体情况本锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计、制造的高压超高温汽包自然循环炉，锅炉型号HG-490/10.9-YM1型。
单炉膛平衡通风、固态排渣、喷水减温、悬吊全钢结构，锅炉为全封闭。
采用正压直吹式制粉系统, 配有4台型中速磨煤机,磨煤机出口选择动态分离器，阻尼减振式液压变加载。
锅炉的横断面布置图如图1所示。
图1-1锅炉房横断面布置图为研究不同燃尽风风率对四角切圆锅炉NO x排放特性的影响，表1中列出了我厂一期锅炉燃烧器配风设计数据。
表1图1-2 我厂一期燃尽风道2燃尽风率对锅炉燃烧及NO x排放特性的影响锅炉炉膛内的煤粉燃烧过程由多个子过程互相耦合而成，主要包含：湍流过程，颗粒相的输运，煤粉颗粒的热解和燃烧，气相反应物参与的均相燃烧反应，辐射和对流传热过程，氮氧化物等生成和还原过程等。
fluent数值模拟例子
∂ ( ρ uφ ) ∂ ( ρ vφ ) ∂ ( ρ ∂x
+
∂ ∂φ ∂ ∂φ Γφ + Γφ + Sφ + S pφ ∂y ∂y ∂z ∂z
（1）
式中 φ 分别代表速度 u , v, w 、湍流动能 k 、湍流动能耗散率 ε 、混合分数 f 及其脉动均方值 g 和 焓 h ，当 φ = 1 时为连续性方程， Sφ 是由气相引起的源项或汇项， S pφ 是由固体颗粒引起的源项。 式（1）中源项及扩散系数的具体形式示于表 1。 O2、N2、CO2、CO、H2O 及气相燃料的质量分数由混合分数 f 及其脉动均方值 g 求得，气体 温度由焓 h 及各组分的质量分数计算。 颗粒的动量方程：
∂p ∂ ∂u ∂ ∂v ∂ ∂w + µeff + µeff + µeff ∂y ∂x ∂y ∂y ∂y ∂z ∂y
v
−
S pv
w
−
∂p ∂ ∂u ∂ ∂v ∂ ∂w + µeff + µeff + µeff ∂z ∂x ∂z ∂y ∂z ∂z ∂z Gk − ρε
dm p dt
H reac
（3）
式（3）中右边依次为对流传热、辐射传热、热解挥发份析出热和反应放热。
2 计算实例和网格处理
2.1 计算实例
本文以太原第二热电厂某台 DG670-140/540-8 型锅炉为计算实例，结构示意图如图 1（a） 。燃 烧设备为四角布置切向燃烧， #1、 #3 角形成对冲， #2、 #4 角在炉膛中形成φ736 假想切圆如图 1(b)。 整组燃烧器设置四层一次风喷口、六层二次风喷口和一层三次风喷口，二次风和一次风间隔布置， 每角燃烧器分为上下两组，整组燃烧器高 8.821m。 锅炉实际燃用的煤种为当地小窑煤，其煤质成分分析示于表 2 。煤粉细度： R90=14.5% ， R200=1.2%。 表 2 燃料分析 Car 57.97 Har 2.45 Oar 2.70 Nar 0.99 Sar 4.94 Aar 23.27 Mt 7.68
关于降低600MW四角切圆燃烧直流锅炉的汽温偏差大问题
关于降低 600MW四角切圆燃烧直流锅炉的汽温偏差大问题摘要：彬长电厂1号炉频繁出现主、再热汽温左右侧偏差大问题，对于四角切圆燃烧锅炉，在炉膛出口区域普遍存在烟温和汽温分布不对称的现象。
如果这些偏差过大，将导致过热器、再热器超温爆管，加重高温腐蚀和汽温偏差，导致减温水大量投入和局部管材超温，严重影响锅炉的经济和安全运行。
我国对节能环保的需求不断增加，节能，安全工作任重而道远，作为集控运行专业，如何在现有的基础上节能降耗。
此文将主要论证如何降低600MW四角切圆燃烧直流锅炉的汽温偏差大问题关键词：锅炉；切圆燃烧；蒸汽温度，技术措施一、设备简介锅炉为上海锅炉厂产品，锅炉型号为：SG-2084/25.4-M979，型式为超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次中间再热、平衡通风、配等离子点火装置、半露天布置（锅炉运转层以下封闭，运转层以上露天布置）、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构∏型锅炉。
锅炉最大连续蒸发量为2084T/h（B-MCR工况），额定蒸发量为1930T/h(BRL工况)，额定主、再蒸汽温度571℃/569℃，额定主蒸汽压力25.4MPa。
过热汽温通过水煤比调节和两级喷水控制，第一级喷水布置在分隔屏出口管道上，第二级喷水布置在后屏出口管道上，过热器喷水取自省煤器进口管道。
再热汽温采用燃烧器摆动调节，再热器进口管道上设置事故喷水，事故喷水取自给水泵中间抽头。
锅炉采用引进的低NOx同轴燃烧系统（LNCFS），煤粉燃烧器为四角布置、顺时针切圆燃烧、摆动式燃烧器。
燃烧器共设置6层煤粉喷嘴，在A层各煤粉喷嘴中布置有等离子点火器。
煤粉细度R90＝18%。
制粉系统配置6台北京电力设备厂生产的ZGM113N型中速辊式磨煤机，锅炉燃用设计煤种满负荷运行时，五台运行一台备用。
锅炉炉膛风烟系统为平衡通风方式。
选用两台成都电力机械厂生产的AN型入口静叶可调轴流式引风机；两台上海鼓风机厂生产的型号为FAF28-15-1的动叶可调轴流式送风机。
炉膛出口烟温偏差产生的原因及危害
作者： 阮建海
作者机构： 神华河北国华沧东发电有限责任公司发电运行部,河北沧州061113
出版物刊名： 科技创新与应用
页码： 82-82页
年卷期： 2012年 第23期
主题词： 炉膛 烟温偏差 原因 危害
摘要：国内外的大容量电站锅炉采用四角切圆燃烧方式较多，这种燃烧方式的主要特点是每个燃烧器本身不会产生强烈的扰动，而是借助于邻角燃烧器气流的惯性力使炉内火焰具有一定的旋转强度，对不均匀火焰进行掺混，能对较多煤种实现稳定燃烧。
按旋转气流的速度矢量分布，在炉膛不同横截面上，旋转气流的切向速度和径向速度的合速度沿射程不断衰减，对于现代大型锅炉而言，炉膛高度不足以使上升气流切向速度完全消失，只能是有所减弱，也就是说，四角切圆燃烧必然在炉膛出口形成残余旋转。
国内学术界对引起炉膛出口烟温偏差的主要原因较一致的看法是由炉膛出口仍存在残余旋转所致。
本文阐述了炉膛出口烟温偏差产生的原因及危害。
四角切圆燃烧的改进参考
• 三．双调风旋流式燃烧器 • 在内环形通道中装有旋流叶片，旋流叶片是可动的，通过传动装置可 使叶片同步转动，调节叶片的旋转角度，能改变二次风的旋流强度， 使燃烧保持稳定。 • 外二次风量是由二次风道中的可动叶片控制的。通过传动装置可以改 变叶片的开度。当叶片全开时，外二次风量达到最大，这时外而次风 大致是直流射流。在外二次风的影响下，从燃烧器射出的整个射流的 旋转强度减弱，气流拉长，内回流区变小。当叶片逐渐关闭时，外二 次风量逐渐减小，使整个射流的旋流强度增大，气流缩短，内回流区 逐渐变大。 • 双调风燃烧器把二次风先后两批送入炉膛，这种配风方式称为分级配 风。由于空气的分级送入，使煤粉和空气的混合变得缓慢，便于进行 燃烧调节。
• 一次风正切圆、二次风反切圆布置可减弱 炉膛出口的残余旋转，从而减小了过热器 的热偏差，并能防止结渣。 • 一次风对冲、二次风切圆布置减小了炉内 一次风气流的实际切圆直径，使煤粉气流 不易贴壁，因而能防止结渣，而且能减弱 气流的残余旋转。
• 九．残余旋转引起的烟温偏差与烟速偏差 • 在四角切圆燃烧锅炉中，燃烧器区域形成的旋转 火焰不但旋转稳定、强烈，而且粘性很大。高温 烟气流到达炉膛出口的过程中，其旋转强度虽然 逐渐减弱，但仍然有残余旋转。残余旋转不但造 成炉膛出口处的烟温偏差，而且造成烟速偏差。 气流逆时针方向旋转时，右侧烟温高于左侧烟温， 右侧烟速高于左侧烟速。气流顺时针方向旋转时， 左侧烟温高于右侧烟温，左侧烟速高于右侧烟速。 一般烟温偏差达100℃左右，偏差严重的甚至达 到300℃。
• 这样，单只燃烧器的功率不能太大，因而 燃烧器的数量不能太少。当采用大风箱送 风时，不能准确调节各个燃烧器的风煤比， 也不利于控制NOx。因此趋向于采用分隔 风箱配风。即风箱被分隔成很多小风室， 每个小风室又有独立的风量调节挡板，给 燃烧调节带来灵活、便利的条件。
四角切圆燃烧锅炉贴壁还原性气氛现场试验研究
发赵沒禺POWER EQUIPMENT第！4卷第4期2020年7月Vol. 34, No. 4Jul. 2020［运行与改造!性V «««««««« « *•**四角切圆燃烧锅炉贴壁还原性气氛现场试验研究姜 宇，李德波，周杰联，陈 拓，冯永新，钟 俊，苏湛清(广东电科院能源技术有限责任公司，广州510080)摘 要：针对某320 MW 四角切圆燃烧锅炉燃燃烧器，分别在锅炉60%和100%额定负荷下，测试主燃 烧器区域贴壁气氛中H 2S 、CO 、NO 、O 2的体积分数，并通过调整工况获得了贴壁气氛随运行工况变化的规律&结果表明：不同负荷、不同配风方式下，在炉膛水冷壁区域均检测出高体积分数CO,说明炉膛水冷壁区域均存在不同程度的强烈还原性气氛，这是水冷壁产生高温腐蚀的重要原因&建议在运行过程中增加运行氧量，同时控制入炉煤含硫量，加强配煤掺烧，避免水冷壁长期处于还原性气氛下运行而造成高温腐蚀&关键词：锅炉；四角切圆燃烧；贴壁还原性气氛；高温腐蚀；燃烧调整中图分类号：TK223文献标志码：A 文章编号：1671-086X(2020)04-0268-06DOI ：10.19806/ki. fdsb. 2020.04.010Field Test Research on the Near-wall Reduction Atmosphere in a Tangentially Fired BoilerJiang Yu, Li Debo, Zhou Jielian, Chen Tuo, Feng Yongxin, Zhong Jun, Su Zhanqing(Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Corporation, Guangzhou 510080, China)Abstract : The near-wall volume fractions of H 2S , CO , NO and O 2 in the main burner area of a 320MW tangentially fired boiler were measured at 60% and 100% boiler load , while the variation law of the near-wall reduction atmosphere was analyzed by adjusting the working conditions. Results show that highvoumefractionofCOisdetectednearwaterwa 7inthefurnaceatdifferentboier oadsandindifferentair distribution modes , indicating that strong reduction atmosphere exists in that area , whichisthemaincauseof high-temperature corrosion. In the process of operation, it is suggested increasing the boiler operationoxygen , contro l ngthesulfurcontent,nthecoalbyproperlyblendng wthotherkndsoffuel , soasto preventthe water wa l from hgh-temperature corroson resulted from beng exposed ,n reducton atmospheresforalongtme.Keywords : boiler ； tangential firing ； near-wall reduction atmosphere ； high-temperature corrosion ；combustionadjustment大型燃煤电厂锅炉进行低氮技术改造后，炉膛主燃烧器区域处于还原性气氛，导致水冷壁高 温腐蚀，严重影响锅炉安全稳定运行，因此需要开展主燃烧器区域贴壁气氛测量，准确评估锅炉 水冷壁运行安全&国内一些研究者在防止锅炉高温腐蚀方面开展了理论研究、数值模拟和现场 试验等工作&肖琨等*1+进行了 600 MW 四角切圆燃烧锅炉防高温腐蚀方案研究&贺桂林等*〕进行了 600MW 锅炉低氮燃烧器改造炉膛高温腐蚀分析研究&李德波等旧开展了对冲旋流燃烧煤粉锅炉 高温腐蚀现场试验与改造的数值模拟研究&国内其他研究者开展了现场燃烧优化调整试验研 究，并取得了一些成果*11+。
四角燃烧锅炉内空气动力场
炉内旋转气流对射流横向撞击 产生的偏转分析
• 由喷口喷出的速度为Wo的射流受到速度为W1(s) 的炉内旋转气流的作用而发生偏转
切向燃烧器单角射流受力情况
射流两侧补气条件不同形成的压差 使射流偏转的分析
• 从燃烧器喷出的气流对周围介质有卷 吸作用,对于狭长形燃烧器射流,主要 在两卷吸介质,从而在两侧造成负压. 如果两侧补气条件不同。则两侧的负 压值不同，造成射流两侧的压力差, 而使射流偏转.射流两侧的压力差p
单切圆,小h/b 大小切圆,小h/b 对冲加切圆,小h/b 正反切圆,小h/b 600MW冷模 600MW冷炉 125MW冷炉 200MW冷炉
速度对实际切园变化的影响
相对切圆直径
0.9
0.8
0.7
0.6
V=25 m/s
V=15 m/s
0.5
0.4 1 3 5 7 9 11 13 15
喷口层数
大高宽比燃烧器组,实际切圆直径随着风速的变化
燃烧器高宽比
0
5
10
15
20
h/b
图1 实际切圆随着高宽比 的变化(模化风速为21.4m/s)
图2 燃烧器中心点两侧 压差与高宽比的关系
4. h/b和风速的综合影响
• h/b＝15.02,＝0.03情况下，风速改 变几乎不影响实际切园直径
• h/b约为1的单喷口试验中,风速改变， 切园明显变化
• h/b介于1～15之间时，高宽比越小 ，风速改变对炉内切园影响越大。
大高宽比燃烧器假想切圆对实 际切圆的影响
• 在三个工况中，实际切园直径在燃烧器区略 呈下大上小的趋势。
• 燃烧器区平均切园直径及切园放大倍数见表。 表 切园直径和放大倍率
煤燃烧特性的综合指标
煤燃烧特性的综合指标同济大学缪岩摘要利用煤燃烧分析仪对我国电站用煤进行燃烧特性的研究, 指出利用热分析得到的各参数对于表示煤的综合燃烧特性的作用是不同的, 并依据各参数对煤燃烧综合特性的权数提出了一个反映煤综合燃烧特性的指标M , 利用该参数可以判别和比较不同煤的燃烧性能。
关键词: 热分析燃烧特性中国图书资料分类法分类号: TK224111燃烧特性是煤的重要性质。
了解和掌握煤的燃烧特性对于燃烧方式的选择以及燃烧过程的布置都是极其重要的。
迄今为止, 国内外对于煤燃烧特性的研究已经开展多年, 科研人员提出了多种比较不同煤种燃烧特性的判据 1 ～8 ; 但是, 在实际应用中却存在着许多争议, 譬如, 有的认为煤的燃烧特性应当用着火温度或着火延迟时间表示, 有的认为燃烧特性应该用燃烧过程中的失重速率或煤粒温度来表达, 有的认为燃烧特性应该用煤在加热过程中的热性质来表示, 还有的认为煤的燃烧特性应该与化学动力学参数( 如燃烧反应的活化能等) 相联系。
面对如此众多的实验方法和指标, 往往使人无所适从, 而且采用不同的标准, 通常会得到完全不同的结果。
但是, 对于煤燃烧过程的研究, 上述方法或指标通常是有用的, 不同的方法是针对于煤燃烧过程中的某一个方面, 如热解、燃烧、燃烧速率等燃烧性质, 不能一概否定。
为了合理采用各种不同方法所得到的参数或判据, 本文经过详细研究, 认为利用不同方法得到的各个参数对于体现煤的燃烧特性的作用是不同的, 并依据实验提出了一个体现煤综合燃烧特性的指标, 实验得到的各参数对表现燃烧特性体现在其权数的大小, 对这些参数指标加以合理运用可以对煤燃烧的全过程进行研究, 并可得出整个燃烧过程中不同煤种燃烧特性的次序。
实验方法及燃烧综合性指标热天平是研究煤燃烧特性的一种有效手段 1 ～4 。
由于煤在燃烧时发生剧烈的化学和物理反应, 有可能使煤的重量发生变化, 热天平可以根据试样质量的变化来判断煤的燃烧行为。
锅炉四角切圆燃烧方式介绍
锅炉四角切圆燃烧方式介绍(总12页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除锅炉四角切圆燃烧方式介绍内蒙古大唐托克托发电有限责任公司一期600MW锅炉是采用美国燃烧工程(CE)的引进技术来设计和制造的。
锅炉为亚临界参数、一次中间再热、控制循环汽包炉，锅炉采用平衡通风、直流式燃烧器四角切园燃烧方式，设计燃料为准格尔烟煤。
锅炉以最大连续负荷(即BMCR工况)为设计参数，在机组电负荷为660MW时，锅炉的最大连续蒸发量为2008t/h。
机组电负荷为600MW(即额定工况)时，锅炉的额定蒸发量为1757t/h。
锅炉为单炉膛四角布臵的摆动式直流燃烧器，切向燃烧，配6台进口MBF中速磨煤机，正压直吹式系统，每角燃烧器为六层一次风喷口，燃烧器可上下摆动，最大摆角为30；在BMCR工况，燃用设计煤种时，5台磨煤机运行，一台备用。
汽温调节方式：过热器采用二级喷水。
第一级喷水减温器设于低温过热器与分隔屏之间的大直径连接管上，分左、右各一点。
第二级喷水减温器设于过热器后屏与末级过热器之间的大直径连接管上，也分左、右各一点。
这样，可更有效地消除过热器出口左右汽温偏差。
再热器的调温主要靠燃烧器摆动，再热器的进口导管上装有两只雾化喷咀式的喷水减温器，主要作事故喷水用。
过量空气系数的改变对过热器和再热器的调温也有一定的作用。
1燃烧器及其布臵四角切圆燃烧均采用直流燃烧器，其结构一般包括4个部分，即煤粉喷燃器、燃油喷嘴、辅助风喷嘴以及燃尽风喷嘴。
燃油喷嘴设在每只煤粉喷燃器周围；燃尽风喷嘴设在整组燃烧器顶部；辅助风喷嘴与煤粉喷燃器相同布臵的方法，形成均等配风。
除了燃烧器的种类不同外，燃烧器四角切圆的方式也形式多样，有单切圆布臵、双切圆布臵。
其各角的一次风和二次风以相同的角度射入炉膛，其优点是一、二次风射流刚性好，旋转动量大，穿透能力强，炉内混合好，适用于大部分煤种。
四角切圆煤粉锅炉燃烧器设计方法.ppt
空气干 燥基ad
100 Mar 100 Mad
1
100 100 Mad
干燥基 d
100 Mar 100
100 Mad
1
100
干燥无 灰基daf
100 Mar Aar 100
100 Mad Aad 100
100 Ad 100
注：表中M、A为水分和灰分，其下角标表示在不同的基准下
100 100 Mar Aar
Cad + Had + Oad + Nad+ Sad + Aad + Mad = 100% 空气干燥基常在实验室内作煤的分析时采用。
（3）干燥基 表示去掉全部水分的煤的成份。它是将除去水分外的煤 的各种成份之和当作100％，用下标“d” （dry的简写） 表示，其表达式为：
Cd + Hd + Od + Nd+ Sd + Ad = 100%
高位发热量与低位发热量之差，按收到基计算为
Qgr,v,ar - Qnet,v,ar=2500(9Har/100+Mar/100)=25(9Har+Mar) (kJ/kg)
式中 2500——水在0℃时的汽化潜热近似值（kJ/kg）
Har/100，Mar/100――煤中收到基氢和水分的质量百分数 （％）
1.3 氧（O）和氮（N）
氧和氮都是煤中的不可燃元素，因此氧氮元素的存 在会使燃料中可燃元素相对减少，发热量有所下降。燃 料中含氧量变化很大，煤中的含氧量随碳化程度加深而 减少。煤种不同含量变化很大，含量少的只有1～2％ (如无烟煤),多的可达40％左右（如泥煤）。煤中氮的含 量一般很少，约为0.5～2.5％。
1.5 灰分（A）
超临界四角切圆燃烧锅炉燃烧器的找正与安装方法
超临界四角切圆燃烧锅炉燃烧器的找正与安装方法发布时间：2021-05-27T01:51:37.802Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第3期作者：刘杰[导读] 要结合具体的施工要求和规范落实具体工作，匹配对应的找正和安装工艺，完善应用环境，具有良好的实践效果。
新疆天富能源股份有限公司天河热电分公司 832000摘要：为了提升超临界四角切圆燃烧锅炉燃烧器的应用效率，要结合具体的施工要求和规范落实具体工作，匹配对应的找正和安装工艺，完善应用环境，具有良好的实践效果。
关键词：超临界锅炉；四角切圆燃烧锅炉燃烧器；找正；安装近几年，超临界锅炉的应用范围在不断扩大，为了发挥对应燃烧器的应用优势，就要优化安装方案，维护其应用效率，从而减少损耗和经济损失。
一、案例本文以新疆石河子化工新材料产业园区发电厂一期2*660MW超临界火电机组锅炉为研究对象，均为四角切圆燃烧锅炉燃烧器，设备具有一次中间再热和平衡通风等特性，由单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉组成，整体为全钢结构，炉膛的四角按照顺时针的方向设置燃烧器，炉后尾部布置两台转子直径为Φ14236mm的三分仓受热面回转式空气预热器。
具体参数如下：表1：设备主要参数结合实际工况可知，施工中要测定切角直径，有效实现均匀配送风，维持整体结构应用的合理效果。
二、超临界四角切圆燃烧锅炉燃烧器的安装在设备具体安装工作中，操作人员要结合施工要求落实具体操作，若是不能有效完成燃烧器和水冷壁的安装工序，则会对整体应用质量效果产生严重的制约。
例如，燃烧器水冷套焊接后将出现变动失衡的问题。
因此，要保证每个角的燃烧器都和水冷壁的两面墙体螺旋水冷壁进行对口安装。
首先，水冷套和水冷壁的管排位置要利用短管进行动态调节，并且保证安装过程中的尺寸匹配度符合要求，一般是先进行螺旋水冷壁的处理，然后配合找正器对燃烧器予以校正。
在设计要求中，吊装水冷壁要将锅炉的钢架框架结构作为基准，在找正操作结束后将其加固在钢架位置。
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第21卷第1期2001年1月 中 国 电 机 工 程 学 报Proceedings of the CSEEVol.21No.1Jan.2001ν2001Chin.S oc.for Elec.Eng.文章编号:025828013(2001)0120068205四角切向燃烧锅炉烟道烟速偏差的实验研究与数值模拟周月桂1,章明川1,徐通模2,惠世恩2(1.上海交通大学能源系,上海200240; 2.西安交通大学热能工程系,陕西西安710049)EXPERIMENTAL AN D NUMERICAL STU DY ON THE FL UE G AS VE LOCIT Y DEVIATION IN A TANGENTIALLY FIRED BOI L ER FURNACEZHOU Yue2gui1,ZHAN G Ming2chuan1,XU Tong2mo2,Hui Shi2en2(1.Department of Energy Engineering,Shanghai Jiaotong University,Shanghai200240,China;2.Department of Thermal Engineering,Xi’an Jiaotong University,Xi’an710049,China)ABSTRACT:Based on the cold modeling test on a tangentially fired boiler of600MW unit,the cold flow field in furnace and the velocity deviation in the horizontal flue gas pass is numeri2 cally investigated.The flow characteristics in furnace and the forming mechanism of the flue gas velocity deviation in the hori2 zontal pass are analyzed,and the measures to decrease the flue gas velocity deviation are put forward.The calculated results are in good agreement with the experimental ones.KE Y WOR DS:tangentially fired boiler;cold flow field;flue gas velocity deviation;numerical simulation摘要:在对600MW四角切向燃烧锅炉进行冷态模化实验的基础上,对四角切向燃烧锅炉炉内流场及水平烟道内速度偏差进行了数值模拟,分析了炉内气流流动特性和水平烟道烟气速度偏差的形成机理,提出了减小水平烟道烟气偏差的措施。
模拟结果与冷态实验结果符合较好。
关键词:切向燃烧锅炉;冷态流场;烟速偏差;数值模拟中图分类号:T K224 文献标识码:A1 引言四角切向燃烧锅炉是目前我国大容量电站锅炉广泛采用的一种炉型,在实际运行中有一些突出的优点,但普遍存在水平烟道较严重的烟气速度偏差和温度偏差,严重地影响锅炉机组的安全经济运行,甚至引起过热器、再热器频繁发生局部超温爆管事故[1]。
本文在实验研究的基础上对四角切向燃烧锅炉炉内冷态流场进行了数值模拟,分析了炉内气基金项目:原机械部技术发展基金资助项目(95JB1101)。
流流动特性和水平烟道烟气偏差的形成机理,为减小水平烟道烟气偏差和科学地分析过、再热器超温爆管的原因提供了依据。
2 实验系统及方法本文以引进型600MW机组的HG22008/18.22 YM2型锅炉为原型,采用纯几何相似的模化方法进行冷态模化试验[2]。
炉膛及燃烧器模型与原型的比例为1¬25,炉膛模化试验装置和测点布置如图1所示。
其中测点A1～A5布置在燃烧器区域内,测点B1～B5布置在上部炉膛各截面,测点C1～C3、C4～C6、C7～C9、C10～C12分别布置在分隔屏过热器、后屏过热图1 实验台系统及测点布置示意图Fig.1 Schem atic diagram of experimental apparatus后屏过热器、后屏再热器和末级再热器出口截面的不同高度上。
在前墙屏中间通道布置3个测点,高度分别为H 1、H 2、H 3,图中尺寸单位均为mm 。
试验中采用1050A 型恒温热线风速仪测量炉内及水平烟道内气流速度分布。
图2为燃烧器区域炉膛横断面图,炉内气流为逆时针方向旋转。
实验中一次风速为14.1m/s ,二次风与一次风动压比为1.09。
图2 燃烧器区域炉膛横断面图Fig.2 C ross section of furnace in the burner zone3 数学模型及数值计算方法本文采用工程上广泛采用的k -ε模型和SIM 2PL E 算法对四角切向燃烧锅炉炉内三维流场进行数值模拟。
数值计算中采用非均分交错网格和控制容积积分法,差分格式采用一阶精度的乘方格式[3]。
在流速较高的区域(如燃烧器喷口)和壁面附近采用较密的网格,以减少假扩散的影响和模拟该区域物理量的剧烈变化。
计算中在炉膛上部布置3组屏式过热器,每组沿宽度方向布置6片屏。
由于炉膛内固体区域相对较为规则,可采用阶梯形网格和“区域扩充法”,并用大系数法和大源项法处理炉内固体区,对整个计算区域采用整体求解方法计算,程序具有通用性[4]。
4 结果与分析4.1 炉内气流流动特性图3和图4分别为燃烧器区域截面A 3和燃烧器区域以上的截面B 1切向速度分布。
由图可见,计算结果与实验值吻合较好,并且在燃烧器区域实际切圆直径较大,约为炉膛截面当量直径的85%,在燃烧器区域以外的上部炉膛(截面B 1),气流几乎完全贴壁,其切向速度减小,切圆直径变大。
这是由于大容量锅炉燃烧器高宽比较大,射流两侧的补气条件存在较大的差异,射流进入炉内后在上游射流和炉内整体旋转气流的推动作用下发生偏转,倾向于贴壁,因此实际切圆直径较大。
在燃烧器区域以上的上部炉膛空间内,由于流动不再受各喷口射流的作用,气流类似于自由旋转运动,不断向外扩展,气流贴近壁面,因而其切圆直径增大。
图3 燃烧器区域截面A 3切向速度分布Fig.3 T angential velocity distribution in A 3cross section of the burnerzone图4 上部炉膛截面B 1切向速度分布Fig.4 T angential velocity distribution in B 1cross section of upper furnace图5和图6分别为燃烧器区域和燃烧器以上区域各截面气流轴向上升速度分布。
由图可见,在燃烧器区域的中下部,气流轴向上升速度呈“W ”型分布,在炉膛中心区域其速度为正值,而在靠近炉壁的区域,有一负的速度区。
沿炉膛高度往上,中心区的速度减小,但速度仍为正值,而四周的负速度区逐渐变为正速度区。
在上部燃烧器区域及上部炉膛空间,气流轴向上升速度呈“M ”型分布。
这与本文的实验结果是一致的。
96 第1期 周月桂等: 四角切向燃烧锅炉烟道烟速偏差的实验研究与数值模拟4.2 折焰角区域气流流动特性图7为折焰角下缘气流的流场图,图8为折焰角区域气流的流场图。
由图可见,在折焰角区域仍存在较强的旋转气流。
在折焰角下缘,其旋涡中心与燃烧器区域基本一致,没有发生明显的偏斜。
在折焰角区域,由于折焰角下斜面的作用迫使气流流向炉前,旋涡中心偏向炉前,但沿炉宽方向气流速度基本上是左右对称分布的。
图5 燃烧器区域轴向上升速度分布Fig.5 Axial velocity distribution in the burner zone图6 上部炉膛各截面轴向上升速度分布Fig.6Axial velocity distribution in the upper furnace图7 折焰角下缘流场图Fig.7 The velocity f ield in the low er part of furnace arch图9为折焰角区域截面B 3～B 5气流切向速度分布,其切向速度在折焰角区域内逐渐减小。
从图6中可知,由于流通面积逐渐减小,气流轴向上升速度在折焰角区域内是逐渐增加的。
这样,气流旋转强度在折焰角区域内逐渐减弱。
图8 折焰角区域流场图Fig.8The velocity f ield in the zone of furnace arch图9 折焰角区域各截面切向速度分布Fig.9T angential velocity distributionin the zone of furnace arch4.3 炉膛上部屏区气流流动特性图10为炉膛左右侧纵截面气流的流场图。
由图可见,气流在屏区左右两侧的流动状况明显不同。
在屏区左侧,气流经过折焰角后,偏向炉前上方流动,冲刷至前墙,然后转向,经屏区上部流入水平烟道,而在屏区右侧,气流速度方向均指向炉后,气流经屏区直接进入水平烟道。
这是由于炉膛出口气流存在残余旋转,在左侧其切向速度方向指向炉前,故其合成速度指向炉前上方。
并且,由于前墙的阻挡,转向流入水平烟道;而右侧气流切向速度方向均指向炉后,其合成速度指向炉后上方,气流经屏区直接流入水平烟道。
这正是引起水平烟道内速度偏差的主要原因。
从图10(a )中还可以看出,在左侧折焰角上方存在一个小回流区,使得左侧气流速度变得更低。
图11为屏区中间通道各测点沿炉深方向的速度分布。
图中H 为各测点高度H 1、H 2和H 3与屏高07 中 国 电 机 工 程 学 报 第21卷(a )炉膛左侧纵截面流场图 (b )炉膛右侧纵截面流场图图10 炉膛左右侧纵截面流场图Fig.10 The flow f ield in the left sideand right side of furnace度HP 的比值。
由图可见,计算结果与实验值符合较好,在分隔屏与前墙间气流速度较大,而屏间气流速度较小,且在屏区下部更为明显。
这样,由于前分隔屏与前墙间的间隙较大,此间气流速度较高,由此旋转进入右侧的气流流量较大,加剧了水平烟道左右侧的速度偏差。
因此,在可能的情况下应尽量减小分隔屏与前墙间的距离。
4.4 水平烟道入口截面气流速度分布图12为水平烟道入口截面(测点C 7～C 9)气流水平速度分布。
由图可见,计算值与实验值有一定程度的吻合,各测点右侧气流速度明显高于左侧。
水平烟道入口截面的左右速度偏差比,即右侧气流平均速度与左侧气流平均速度的比值E =U 右/U 右=1.125,速度不均匀性系数M 1为截面最大速度与截面平均速度的比值,M 1=U max /U =1.997。