CFD在碱回收锅炉改造中的应用
基于CFD的城市生活垃圾焚烧炉燃烧优化
的优 化运行 将具 有 指 导 意义 . hn okR u等 C agK o y
研究 了二 次风对 焚 烧炉 内 的气 相 燃 烧 、 气 流 动 的 烟
影 响 ; 晓茜等 认 为 气相 燃 烧 工况 组 织 的 好坏 是 马 挥 发分能 否完全 燃 烧 的关 键. . . ag等 则 给 YBYn
工业分析( 收到基) C 水分 挥发分 1 固定碳
燃烧炉膛的温度 为 1 8 . K, 0 5 7 灰渣 中可燃物含量 为 3 1% , 结果与 实际测量值吻合. . 9 计算
关键词 : 焚烧炉; 燃烧优化 ; 数值模拟; 城市生活垃圾 中图分类号 : K 2 . T 271 文献标识码 : A
垃 圾 焚 烧 技 术 不 仅 能 使 被 处 理 的 垃 圾 减 容 9 % 和减重 8 % 以上 , 0 0 而且 能 消 除垃 圾 中大 量 的有
基金项 目: 广东省 自然科 学基 金研究 团队资助项 目(0 0 5 0 34 ) 作者简介 : ̄ (94)男 , 1 一 , 教授, 6 博士生导师, 主要从事高效率低污染燃烧 、 电站系统与控制研究・ — a : pq Em i ex咖@sm eu “ l c ・d・
维普资讯
某 生 活垃 圾焚 烧 发 电厂 , 用 日本 三菱 垃 圾 焚 采
收稿 日期 : 0 70 —2 20 —4 2
图 1 焚烧炉 的燃烧炉膛结构
F g 1 Ge mer f o u t n c a e n i e ao i. o ty o mbO . 6 NO 2 13 .
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CFD技术在化工设备设计中的应用分析
CFD技术在化工设备设计中的应用分析发布时间:2023-02-16T06:33:28.819Z 来源:《科学与技术》2022年第19期作者:付胜宗[导读] 化工设备设计是现代化工生产的重要构成部分,提升化工设计水平是生产出高性能化工设备的重要基础,进而可以提升化工企业的生产效率,协助其创造更理想的经济效益。
付胜宗无锡东盛石化装备有限公司摘要:化工设备设计是现代化工生产的重要构成部分,提升化工设计水平是生产出高性能化工设备的重要基础,进而可以提升化工企业的生产效率,协助其创造更理想的经济效益。
在介绍CFD技术的基础上,较为详细的探究CFD技术在流化床、填料塔、喷水泵、压缩机等工艺设计方面的应用情况,希望能和同行分享经验,进一步推广CFD技术。
关键词: CFD技术;化工设备;设计;一、CFD技术的介绍计算机流体动力学(CFD)为计算机科技、数理学方法及流体力学结合而成的新技术。
CFD技术是计算机辅助工程的重要构成部分,近些年在流体力学领域实现了广泛应用,利用CFD技术能顺利模拟化工设备内形成的流体环境,为剖析流体力学和化工设备之间的关系及相互作用影响等创造便利条件,深入解读各种不利因素,探究相关应对方法,以将流体对化工设备造成的损害程度降到最低。
采用计算机模拟设备内部流体环境时,结合流体环境的改变,可供选择的计算机软件较多,包括FLOTEAN,FLUENT及CFX等[2]。
虽然近些年CFD技术已经逐步被用在化工设备设计工作中,但因缺少专业的流体环境计算软件,要准确获得设备内物料流动过程中生成的各项参数,包括速度、压强、浓度及温度等,还是较为困难的。
希望能够尽快出现一款较好的流体物性计算软件,为快捷分析设备内部环境创造便利。
运用CFD技术模拟出设备内部环境出现的改变,比如气固、液固及气液之间的转变等,不仅能够使化工设计方案更符合设备的实际生产需求,还有助于延长化工设备的使用寿命。
二、CFD技术在几种化工设备设计中的应用(一)流化床关于流化床这种化工设备,最早出现在流化床整体运作状态的描述内,尽管运用大量实验及工业数据阐释其现场运用情况,但解释方案内容综合性明显不足,很难满足现代化工业使用流化床设备的需求。
在大型锅炉中使用CFD模拟来控制与灰有关的问题
在大型锅炉中使用CFD模拟来控制与灰有关的问题炉膛几何形状和运作工况炉膛几何形状的模型可以在Figi中看到,各种参数在Tablel中看到。
在Tablel中看到了,对角燃烧炉膛有61.64m高,19.3m宽和18.7深,还有个安装容积:610MW。
锅炉模型被描述成在对角切圆燃烧器下的同心燃烧系统。
24个燃烧器被分作6个组安排在4个角的不同的高度上。
炉膛的几何和原始的描述在Tablei和Figi中给出。
Tablei炉膛的几何特性:Parameter Value (m)Furnace width1^718Furnace k?阴th12304Furnace height6LS41Bottom burnersTop burners944T a b l e 2 尺寸(mm)和温度(度)在锅炉的换热区域。
h-高度;w-宽度;t-厚度;d-跨度;M T-金属温度Re-heater (RH)3713,BOO314b53.55(JK570580Super-heater Pl (SH Pl)29165S125495539635570580Divisional &uper-hcari?r (Div SH)61S5614765.fi50.82540525Divisional super-heater£IG5G147G5.6M.82540525 (Div 5H)Fig.2燃烧器布置。
(a)燃烧器方位布置;(b)风箱立体设计。
XorthNow?West--------------- ----------------- EastS uuth(a)S J O髓口fiip*FrnE&ovwnnEAffl^E3i5TEnfSOFA)Ita^YEnm-GAtTRi RAHoe)MMCSOFAS&6FAA HOWOMA LDf ADJUSTABLE AJR MCQIXT1PS H&MZONTA L1Y 4MU5TABLE AJR NOZZLE TIK NOMZOefTALLY ADJUSTABLE AlR NOZZLE TIPS H心附Z5TALLY AtMUS^ABLe AiF| HQ771 F TlPfi(b)三维几何造型用GAMBIT -一种FLUENT前处理器来制作。
碱回收炉水冷屏改造施工方案
驻马店市白云纸业有限公司碱回收炉水冷屏改造施工方案编制:刘秋生审核:贾国军批准:薛夏驻马店市安装工程有限公司2013年6月14日碱回收炉水冷屏改造施工方案1、工程概况本次维修的锅炉是驻马店市白云纸业有限公司1#碱回收锅炉。
该锅炉始建于2001年,2012年建成开始生产,于2010年2#碱回收锅炉建成投产后,该锅炉一直处于停产状态。
由于白云二期制浆工程进行升级改造,致使2#碱回收锅炉难以满足生产需要,现将白云一期碱回收进行升级改造后恢复生产,1#碱回收锅炉水冷屏改造是白云一期碱回收升级改造的重点。
2、编制依据(1)业主提供的有关技术文件及施工图纸。
(2)《蒸汽锅炉安全技术监察规程》(96版)标准(3)JB/T1611-93锅炉管子制造技术条件;(4)JB/T1612-94锅炉水压试验技术条件;(5)JB/T1613-93锅炉受压元件焊接技术条件;(6)JB/T1614-94锅炉受压元件焊接接头力学性能试验方法;(7)JB/T1614-94锅炉受压元件焊接接头金相和断口检验方法;(8)GB/T9222-88水管锅炉锅炉受压元件强度计算标准;(9)JB/T6510-92黑液碱回收锅炉技术条件;(10)GB/T17395-98无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差;3、水冷屏改造更换相关数据水冷屏图号:286-0206-0水冷屏数量:8组计256件水冷屏重量:10040Kg4、新水冷屏设计制造技术要求(1)每件水冷屏管制造时上端加长5mm;(2)增加联排设计;(3)图纸按照现行国家标准进行设计报审;(4)水冷屏总图通过制造厂所在地技术监督局审查;(5)增加两排固定装置;(6)单件水冷屏制造对接焊口不得超过1个;(7)256件水冷屏制造有对接焊口的不得超过64件;5、安装程序炉顶保温及炉内杂物清理→炉内水冷屏底部搭设组装平台→炉外水冷屏下集箱下部搭设组装平台→炉顶、炉侧密封拆除→炉右侧下部7-9米处保温拆除→炉内相对位置清除→外部平台拆除→角部水冷壁管拆除→水冷屏上下集箱尺寸检查、固定→原水冷屏管拆除→水冷屏上下集箱接头清理检查→新水冷屏管通球检查→新水冷屏管从后部向前部推进式安装→新水冷屏管联排固定安装→分项检查→密封→全部水冷屏安装完成后水冷壁管恢复→全部安装完成后水压试验→保温及平台恢复6、注意事项(1)旧锅炉水冷屏管拆除:旧锅炉水冷屏管拆除采用氧气-乙炔火焰进行割除,割除时旧锅炉水冷屏管剩余长度应保持一致,并使成排的管口处于一条直线上。
垃圾焚烧炉排炉二次风配风的CFD优化模拟
垃圾焚烧炉排炉二次风配风的CFD优化模拟垃圾焚烧炉是一种能够有效处理城市生活垃圾的设备。
在垃圾焚烧过程中,二次风和配风的合理调节对于炉内温度分布、燃烧效率和废气排放有着重要影响。
因此,利用计算流体力学(CFD)模拟技术对垃圾焚烧炉进行优化模拟是十分必要的。
首先,对垃圾焚烧炉进行CFD模拟需要建立合适的物理模型和数学模型。
物理模型应包括垃圾填充层、炉膛、烟道等主要结构,数学模型应包括质量守恒方程、能量守恒方程和动量守恒方程。
同时,还应考虑燃料的燃烧反应和烟气的混合与传导等细节。
其次,CFD模拟应着重优化排炉二次风和配风的调节。
排炉二次风的主要作用是加强燃烧过程,保证垃圾焚烧炉内足够的氧气供给,提高燃烧效率,降低废气排放。
配风的主要作用是调节炉内温度分布,防止炉内局部过热或过冷。
通过CFD模拟,可以合理设计二次风和配风的喷射位置、角度和流量,使其均匀分布在炉内,充分与燃烧垃圾接触,最大程度上发挥其功能。
在进行CFD模拟时,需要对炉内的物料特性和燃烧特性进行实验测试,并建立合适的物料模型和燃烧模型。
通过对实验数据的分析,可以确定物料和燃烧模型中的参数,从而提高模拟的准确性。
同时,还需要考虑炉内垃圾的湿度、粒径分布和混合物质等因素对燃烧过程的影响。
通过CFD模拟可以得到炉内温度分布、燃烧效率和废气排放等关键指标的数值计算结果。
通过对模拟结果的分析,可以优化炉内二次风和配风的调节,使其达到最佳状态。
例如,在炉膛顶部增设适当的二次风口可以增加上层的燃烧温度,改善燃烧效率;调节配风的流量和角度可以更好地控制炉内温度分布,避免过热或过冷带来的问题。
综上所述,利用CFD模拟技术对垃圾焚烧炉的排炉二次风和配风进行优化模拟是十分必要和重要的。
通过对垃圾焚烧炉内流场和温度场的分析,可以优化二次风和配风的调节,提高燃烧效率和废气排放质量。
这对于垃圾焚烧炉的改进和设计具有重要指导意义。
基于CFD流场分析的锅炉SCR脱硝烟道改造
文章编号:1004 ̄8774(2019)03 ̄0035 ̄02㊀㊀DOI:10.16558/j.cnki.issn1004 ̄8774.2019.03.009基于CFD流场分析的锅炉SCR脱硝烟道改造收稿日期:2018 ̄11 ̄20黄荣捷(福建省丰泉环保集团有限公司ꎬ福建福州350007)㊀㊀㊀TransformationofSCRDenitrificationFlueofBoilerBasedonCFDFlowFieldAnalysisHUANGRongjie(FujianFengQuanEnvironmentalProtectionGroupCo.ꎬLtd.ꎬFuzhou350007ꎬFujianꎬChina)㊀㊀摘㊀要:由于部分火电厂燃煤锅炉采用低氮改造+SNCR的氮氧化物排放浓度达不到现行超低排放标准ꎬ需要采用脱硝效率更高的SCR脱硝技术进行改造ꎮ由于SCR对烟气温度要求较高和厂区场地限制ꎬ烟气的引出和接入位置空间狭小(2~4m)ꎬ甚至要共用一根内部分隔的烟道ꎬ会产生烟气偏流和烟道内积灰现象ꎮ以某燃煤锅炉烟气脱硝工程的烟道直角弯头改造为研究对象ꎬ采用FLUENT数值模拟方法研究烟道内烟气的流动分布ꎬ在此基础上ꎬ对导流板进行优化设计ꎮ烟道直角弯头在改造前积灰严重ꎬ影响锅炉运行ꎬ经改造后积灰状况得到极大改善ꎬ保证了锅炉和脱硝系统的正常运行ꎮ关键词:烟气脱硝ꎻSNCRꎻSCRꎻ积灰ꎻ导流板优化设计中图分类号:TK227㊀㊀㊀文献标识码:B作者简介:黄荣捷ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ主要从事Ⅱ类无烟煤和燃油燃气高效节能工业锅炉的研究与设计ꎮ参与研制的8个项目荣获福建省科学技术进步二㊁三等奖ꎮ0㊀引言目前ꎬ燃煤电厂锅炉采用的脱硝技术主要为低氮燃烧+SNCR或SCR ꎮ低氮燃烧可将锅炉出口烟气中的氮氧化物浓度控制在200mg/m3左右ꎬ烟气再经过SNCR或SCR脱硝系统后ꎬ氮氧化物排放浓度可降低至100mg/m3以下ꎮ燃煤锅炉要达到氮氧化物排放浓度不高于50mg/m3的超低排放标准ꎬ主要通过两种方法来实现:一种是增大反应器中催化剂的用量ꎬ即增加喷氨量提高脱硝效率来实现氮氧化物的超低排放ꎻ另一种是对锅炉的燃烧器进行低氮燃烧改造ꎮ目前在各大电厂超低排放改造中ꎬ基本上是将两种方法结合进行ꎮ本文涉及的3ˑ220t/h锅炉烟气脱硝改造工程采用第一种方法ꎮ由于SCR对烟气温度有要求和受厂区场地限制ꎬ烟道上烟气引出和接入位置高度为2.5mꎬ空间狭小ꎬ进㊁出烟道要共用一个烟道ꎬ在烟道中间再用隔板进行分隔(如图1)ꎬ但在实际运行中会产生烟气偏流和烟道内积灰现象(如图2)ꎮ因此ꎬ有必要采用FLUENT数值模拟方法研究直角弯头烟气的流动分布状态ꎬ并在此基础上对导流板进行优化设计ꎮ图1图21㊀研究对象及物理模型本文以直角弯头内导流板为模拟对象并进行优化改造ꎬ改造前后结构模型如图3ꎮ基于CFD流场分析的锅炉SCR脱硝烟道改造图3首先使用Gambit建立物理模型ꎬ对直角部位采用四面体结构划分网格ꎬ再在导流板处细化网格ꎬ网格总数约200万个ꎮ在采用Fluent14.5进行数值模拟过程中进行几项条件假设:(1)系统绝热ꎻ(2)系统无漏风ꎻ(3)不考虑化学反应ꎻ(4)烟气均为理想气体ꎮ采用湍流模型(ViscousModel)和标准k-ε两方程模式求解ꎬ运用质量守恒方程㊁N-S方程及能量守恒方程ꎬ来描述烟道内的流动特性和质量㊁各组分浓度㊁动量㊁能量的分布ꎮ模型的边界条件为:烟气入口温度为653K(上级省煤器出口温度)ꎬ烟气入口速度为4.362m/sꎬ水力直径D=6.587m(根据烟气量和烟气进口尺寸计算)ꎮ2㊀FLUENT流场的数值模拟结果采用改造前直角弯头内导流板模型和边界条件进行模拟的流场结果如图4所示ꎬ结果显示直角弯头左侧后角部分区域烟气流速小于9m/s(输送省煤器灰时ꎬ其起始流速Vȡ10m/s[5])ꎬ导流板圆弧部分区域烟气流速也小于9m/sꎬ且产生涡流现象ꎬ导致了实际运行中烟气偏流和烟道内积灰严重ꎬ积灰还堵塞了仪表的探头ꎮ图4㊀改造前直角弯头内导流板模型流场模拟结果采用改造后直角弯头内导流板模型和边界条件进行模拟的流场结果如图5ꎬ结果显示直角弯头底部的大部分区域烟气流速大于10m/sꎬ导流板圆弧处仅有很小一部分区域烟气流速小于10m/sꎬ理论模拟结果表明积灰状况已得到较大改善ꎮ图5㊀改造后直角弯头内导流板模型流场模拟结果改造后ꎬ经过3年多时间的实际运行ꎬ锅炉省煤器出口连接烟道弯头处状况良好ꎬ没有发生堵灰现象ꎮ因此ꎬ采用CFD流场模拟能快速分析导流板处产生堵灰的原因ꎬ并且通过导流板优化后流场模拟结果指导改造设计ꎬ能节省搭建物理模型和实验的成本ꎬ避免了物理实验模型放大后产生实际运行效果偏差的问题ꎮ3㊀结语本文从工程实践出发ꎬ运用FLUENT流场模拟对烟道导流板进行优化设计ꎬ使容易积灰的大部分区域烟气流速大于10m/sꎬ导流板圆弧处仅有很小一部分区域烟气流速小于10m/sꎬ优化了烟气流场的分布并极大改善直角弯头内积灰状况ꎮ为锅炉脱硝系统的烟道改造设计提供了一定的技术支持与参考作用ꎮ参考文献[1]PudasaineeDꎬLeeSJꎬLeeSHꎬetal.Effectofselectivecatalyticreactoronoxidationandenhancedremovalofmer ̄curyincoalfiredpowerplants[J].Fuelꎬ2010ꎬ89(4):804-809.[2]YangHongminꎬPanWeiping.TransformationofmercuryspeciationthroughtheSCRsysteminpowerplants[J].Jour ̄nalofEnvironmentalSciencesꎬ2007ꎬ19(2):181-184.[3]杨卫娟ꎬ周俊虎ꎬ刘建忠ꎬ等.选择催化还原SCR脱硝技术在电站锅炉的应用[J].热力发电ꎬ2005(9):10-14.[4]孟德润ꎬ赵翔ꎬ杨卫娟等.200MW水煤浆锅炉的低NOx燃烧试验[J].动力工程ꎬ2007ꎬ27(3):341-343.[5]崔龚编.燃煤发电厂粉煤灰气力输送系统[M].北京:中国电力出版社ꎬ2005.基于CFD流场分析的锅炉SCR脱硝烟道改造。
碱回收燃烧工段试车方案
碱回收燃烧工段调试运行方案编制:目录一、前言二、主要设备简介(一)碱回收锅炉(二)电除尘器(三)碱炉主要辅助设备(四)主要工艺设备(五)电气(六)自控仪表、DCS系统三、检查、试验及调整(一)工作程序(二)碱炉及工艺系统的检查和试验1、碱炉检查2、工艺系统管道3、管系冲洗试运4、碱炉水压试验(三)辅助设备和转动机械的单机试运1、电除尘器2、风机类3、离心泵类4、柱塞计量泵5、刮板机6、吹灰器7、溶解槽搅拌器(四)电气调试(五)DCS及自动控制仪表调试四、碱回收锅炉烘、煮炉方案(一)碱回收锅炉烘、煮炉前应具备的条件(二)烘、煮炉前的准备及试验1、碱炉冲洗2、碱炉工作压力水压试验3、加药(三)烘炉方案(四)煮炉方案五、碱炉严密性试验方案六、安全阀调整七、管道的冲洗和吹扫方案八、碱炉整体试运行(72小时)九、试车组织(附表)附录:1、碱回收锅炉烘炉、煮炉、吹管曲线表2、试车条件检查记录表3、单机试车检查记录表4、膨胀指示检查记录表一、前言有限公司碱回收燃烧工段是工程的重要组成部分(以下简称燃烧工段项目)。
燃烧工段项目由中国设计;锅炉由由武汉特种锅炉成套设备工程公司供货,公司安装,武汉锅炉负责:碱回收锅炉设计,制造,监造,技术服务。
为有效地组织,开展燃烧工段项目的试运行工作,特编写本方案。
本方案遵循以下文件编写。
1、国家、行业的相关规程、规范;2、燃烧工段设计图纸及技术文件;3、设备制造厂家的技术条件、操作使用说明。
对本方案的实施,将完全按照内乡仙鹤纸业项目工程指挥部颁发的调试开机总原则和作业指导书的相关要求和规定进行。
二、主要设备简介(一)碱回收锅炉:本锅炉为武汉锅炉股份公司为内乡仙鹤纸业工程项目设计并满足双方签订的技术协议要求的单锅筒自然循环草浆碱回收炉。
1、锅炉主要参数:日处理绝干固形物量 t(最大为950t)进炉黑液浓度 48%进炉黑液温度>110℃参考蒸发量~20t/h蒸汽温度 194℃蒸汽压力 1.27MPa给水温度 104℃进炉热风温度 280℃锅炉出口烟温 250℃2、锅炉外形基本尺寸:炉膛(正方形) 4070×4070mm锅筒中心线标高 38400mm钢架顶板标高 34520mm锅炉宽度(左、右中心距) 4070mm锅炉深度(前、后中心距) 4070mm3、主要部组件结构简介:锅炉炉膛四周由膜式水冷壁组成,炉膛上部出口处设臵汽冷屏,其后设臵沸腾管屏管屏、二级省煤器、一级省煤器等受热面。
工业锅炉的CFD模拟与优化
工业锅炉的CFD模拟与优化刘欣欣【期刊名称】《《工业加热》》【年(卷),期】2019(048)004【总页数】3页(P42-44)【关键词】工业锅炉; CFD; 数值模拟; 优化设计【作者】刘欣欣【作者单位】商洛学院城乡规划与建筑工程学院陕西商洛726000【正文语种】中文【中图分类】TF03+3燃烧是诸多材料制备生长过程中必经的阶段,在金属冶炼、化工肥料、燃料电池等诸多领域中都有涉及[1-3]。
燃烧过程包括各种物理现象:传热、流体流动、化学反应和其他复杂的过程。
作为一般燃烧过程所采用的发生器(锅炉),其在运转过程中涉及的传热传质过程很难采用实验手段进行监测,因此,数值模拟的发展为研究和分析这类问题,特别是传热应用提供了一种有效的解决方案。
计算流体动力学(CFD)目前在涉及流场变化的燃烧现象过程中发挥着非常大的作用。
事实上,计算流体力学(CFD)可以研究锅炉全容积内的湍流和组份传输现象,同时还可以优化几何参数和运行条件,以提高燃烧反应和锅炉效率,降低损失。
近几十年来,为了研究不同类型的锅炉在不同工业应用中的燃烧情况,各国科学家开展了多项CFD研究工作,采用CFD方法对大型和小型锅炉的生物质燃烧进行了大量研究[4-6]。
本文对硫酸工业的冶炼锅炉(如图1所示)进行分析,研究了工业锅炉的燃烧情况,对流体流动特性,如温度、速度场、密度,进行综合分析。
为锅炉的优化设计提供理论依据。
图1 工业锅炉1 数值模拟1.1 几何模型图2 所示为工业锅炉优化前后几何模型,优化的模型主要在靠近进口处增加一个气流挡板,所建立的模型采用工业实际尺寸,内部腔体为直径3 890 mm的圆柱,总长14 181mm,空气和硫磺入口内径分别为600 mm 和100 mm,出口内径为1 768 mm。
锅炉设有三个挡板[7-8]。
1.2 边界设置对分析模型设定边界条件,硫磺粉体入口设置为速度进口,温度为413 K,进口速度为5.55 m/s,设置空气进口为压力进口(Pressure-inlet),出口为压力出口(Pressure-outlet),详细参数如表1所示。
碱回收锅炉方案
WGZ30/1.27-1型碱回收锅炉施工方案1.1工程简介:1.1.1广西贵糖(集团)股份有限制浆厂碱回收系统技改项目是扩建3.6万吨生活卫生纸工程配套环保项目,选用武汉锅炉厂制造,型号:WGZ30/1.27-1型225tds/D碱回收锅炉。
用于处理造纸生产过程所产生的废液(黑液)回收(Na2Co3)t (Na2S)并生产1.27MPa蒸汽供生产使用。
1.1.2目前碱回收系统技改项目士建工程正在施工,锅炉为露天布置锅炉基础以做出地面碱回收锅炉部件早已到货,锅炉安装已具备条件。
1.1.3碱回收锅炉属特种锅炉,施工质量比工业锅炉要求高,工程场地窄小,吊装难度大,士建安装交叉施工。
而业主要求在较短时间内安装完毕,因此施工单位必需和业主紧密配合,通力合作,在保证质量,确保安全的前提下统筹安排,严密组织科学管理,精心施工,以较短的施工周期圆满完成安装工作,满足业主的期望。
1.2锅炉参数:额定蒸发量:30t/h额定蒸汽压力:1.27MPa蒸汽温度(饱和温度):194℃黑液燃烧量:225tds/D入炉黑液浓度:46~50%热风温度:160℃给水温度:104℃排烟温度:250℃锅炉外型尺寸:宽度(包括平台)约15500mm深度约15500mm锅筒中心标高:29500mm构架顶标高:32760mm锅炉最高点标高:37160mm(两棚顶)锅炉金属总重量:408.17t锅炉最大件重量:(锅筒)6.754t(包括内部装置)1.3锅炉结构简述:1.3.1WGZ30/1.27-1型碱炉系自然循环水管锅炉,双汽包上下垂直布置,立转层标高10000 mm,锅炉采用膜式水冷壁全密封结构,主要受热面为水冷壁,水冷屏,锅筒对流管束,省煤器四部份构成.1.3.2锅炉炉膛为4290*4290MM正方形结构,由前后左右用φ60*5 20#无缝钢管制成的全密封膜式水冷壁构成,前水冷壁分为四段片出厂,后水冷壁中下段分为四片出厂,后水段为炉膛烟气出口部位,在24.5MM标高,2根合并成1根拉稀(成费斯顿管)单根出厂左右侧水冷壁分别分为3段片出厂,水冷壁下集箱由下降管与下锅筒连通,水冷上集箱由导汽管与上锅筒连通形成汽水循环回路>水冷壁的拼合组装均由工地完成.1.3.3锅炉炉膛四侧11.00M标高各布置有一个固定旋流式黑液喷嘴,13.90M 标高处含水量为50%左右的黑液经黑液喷嘴喷入炉膛,在黑液喷嘴上方炉膛左右侧分别布置有2个三次风口,二次风口布置在黑液喷嘴下方7.00M标高处,炉膛前后左右侧各六个风口均布,一次风口布置在 4.95M标高亦为四面均匀进风,每侧8个风口均布.一二三次风均由设在炉外的蒸汽加热式空预器加热到160℃用风机通过风道逆入炉膛.1.3.4炉膛内上方布置有12片由46根φ51*5 20#无缝管制成的水冷屏,水冷屏上下集箱分别与上下汽泡连通,形成汽水循环回路.1.3.5炉膛出口费斯顿管后布置上下锅筒12对流管末,上锅筒安装中心标高29.50M,由吊挂装置吊挂于炉顶板上下锅筒安装中心标高22.40M,由对流管末悬挂于上锅筒上,对流管末的两侧墙管与上下锅筒连接为焊接,管径φ60*5共95根,其余对流管与上下锅筒连接为胀接,管径φ60*3共425根.1.3.6省煤器设置在锅炉尾部对流管末后,由φ42*5 20#无缝隙钢管组成33排鳍片管排各管排单级布置上下端分别与进出水集箱相接,104℃锅炉给水由高压给水泵送入进水集箱流经各管排与烟气换热后(192℃)经出口集箱分两路进入上锅筒.1.3.7所有锅炉受热面及其连接管道金属结构以及保温炉墙,均由锅炉构架顶端吊挂支撑,本炉构架由六根立柱支持顶板框架,立柱之间由联系横梁和拉条固定支撑,构架尺寸如图:深度方向: 6300mm 6240mmZ 1---------Z2---------Z3宽度方向: Z1柱右Z1柱左6400 mm 6400mmZ1右------------------Z1左构架立柱安装在-0.5m标高,钢筋砼基础柱上,构架顶部标高32.76m..1.3.8在锅炉左侧,对应Z1 Z2Z3柱5.80m设有3根吹灰平台立柱并用横梁拉条与锅炉构架联系成一整体,构成吹灰平台,在锅炉构架及吹灰平台四周布置有多层环形平台扶梯供运行巡视及检修用,因锅炉为露天布置在构架上部设有防雨顶盖。
CFD在电站锅炉燃烧系统改造设计上的应用
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优化 数值模 拟 , 得 到燃 烧器 内的两侧 出 口速度 、 煤 粉 质量 流量和阻力等结果 . 为燃烧器 的开发 和应 用提供
i n t r o d u c e d . CF D n u me r i c a l s i mu l a t i o n t e c h n i q u e s i s us e d i n t h e s y s t e m. Th re e — d i me n s i o n a l mo d e l o f g a s - s o l i d i s u s e d t o i m—
pl e me n t l f o w a n a l y s i s a n d o p t i mi z e t h e lo f w ie f l d n u me r i c a l s i mu l a t i o n .
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的水平浓淡燃烧器 由于烟煤 的着火 、 燃尽 时 间等 都
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基于cfd流场分析的锅炉scr脱硝烟道改造
2019年第11期【摘要】在电站锅炉中,SCR 烟气脱硝过程十分复杂,CFD 工具的引入可对SCR 脱硝反应器内部物理场进行模拟,有助于对SCR 反应器、进出口烟道的合理布置及喷氨格栅的设计优化,从而完善烟气SCR 脱硝系统的设计,进而为SCR 工程应用奠定基础。
本文结合工程实践,采用FLUENT 流场模拟对烟气导流板进行了优化设计,使大部分易积灰区域的烟气流速大于10m/s ,只有一小部分烟气流速在导流板弧形内小于10m/s ,优化了烟气流场分布,大幅度改善了直角弯头内的积灰现象,从而为锅炉脱硝系统烟道改造设计提供了一定的技术支持和参考作用。
【关键词】烟气脱硝;SNCR ;SCR 烟气SCR 脱硝反应是一种气固非均相催化反应,反应过程包括反应物在催化剂表面的扩散、吸附、反应及生成物的脱附等步骤,包括外传质过程、内传质过程及表面化学反应过程。
一、烟气SCR 脱硝技术原理我国SCR 技术研究开始于上世纪90年代。
最早在1995年台湾台中电厂5-8号4×550MW 机组安装了SCR 脱硝装置,1999年大陆第一台脱硝装置安装在福建后石电厂的1-6号6×600MW 机组上。
随着我国对NOx 排放标准不断提高,许多燃煤电厂开始安装SCR 装置进行脱硝。
选择性催化还原技术(SCR),SCR 是目前最成熟的烟气脱硝技术,它是一种炉后脱硝方法,最早由日本于20世纪60~70年代后期完成商业运行,是利用还原剂(NH3,尿素)在金属催化剂作用下,选择性地与NOx 反应生成氮气和水,而不是被氧气氧化,故称为“选择性”。
选择性催化还原脱硝是利用氨气作为还原剂,通常在锅炉尾部烟道将氨气注入含NOx 的烟气中,此处烟气温度约为290~400℃,是催化剂的最佳运行温度。
在含有催化剂的反应器内NOx 被NH3还原为氮气和水。
NOx 的选择性催化还原反应可表示为:4NH 3+4NO+O 2→4N 2+6H 2O (1)4NH 3+2NO 2+O 2→3N 2+6H 2O (2)4NH 3+4NO+3O 2→4N 2O+6H 2O (3)反应(1)在催化剂作用下290~400℃及过量氧存在、氨氮比大于1.0的情况下反应进行的较快。
燃煤锅炉节能减排中CFD技术的应用探讨
燃煤锅炉节能减排中CFD技术的应用探讨随着我国可持续发展战略的不断深化,国内各地区均开展了大规模的节能减排技术改造活动,其中以燃煤锅炉的节能减排技术为主,有效降低了燃煤锅炉在生产过程中对资源的消耗和对周围环境的污染。
而CFD技术则是现代计算机模拟运算技术之一,其已经被广泛地应用在各个行业当中。
文章即是对燃煤锅炉节能减排中CFD技术的应用进行研究,探讨了CFD技术的概念,并对该技术应用的必要性进行了说明,最终阐述了CFD技术的应用情况,以期能为相关工作提供参考。
标签:燃煤锅炉;节能减排;CFD技术;应用现代世界各国均存在着大量的火力发电站和燃煤工业,而这些产业当中的燃煤锅炉所排放的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等气体物质对地区环境会造成严重的影响。
因此,有效控制燃煤锅炉的污染问题,提升对能源的利用率就成为了世界各地火力发电厂和燃煤企业的主要发展目标。
运用现代CFD模拟技术能够有效计算燃煤锅炉工作当中的具体情况,为节能减排方案提供参考数据。
1 CFD技术的概述CFD技术指的是现代计算机软件辅助下的数值模拟测试技术,目前在国际上将CFD主要用于热量、物质、动能等的传递研究上,同时也将其运用在燃烧、多相流和物质化学反应等方面的研究当中。
根据包含的学科不同可以将其分为流体动力、热传导、燃烧流体动力学等多方面的计算,通过仿真模拟的方式,将设备运行过程中的各种流场情况通过数值的方式进行表示。
因此,可以将CFD技术应用在对燃煤锅炉内煤炭燃烧后的负荷、空气动力等因素的分析,可为新型燃煤锅炉的内部设计提供有效的指导[1]。
2 CFD技术在燃煤锅炉节能减排应用中的重要性2.1 认可度高CFD技术在设计运用过程中表现为成本较低、运算速度快、运算得出结论完善度高等优势,同时还可以模拟燃煤锅炉使用过程中的实际状态,因此采用这一技术设计的燃煤锅炉可行性非常高。
加之现代计算机数字模拟技术的不断提升使得CFD技术进一步满足现代人的需求。
碱回收炉水冷屏改造施工方案
碱回收炉水冷屏改造施工方案一、前言在现代钢铁生产中,碱回收炉是一个关键的设备,用于回收炼钢过程中的废渣和废水。
然而,炉水冷屏作为其中的重要组成部分,其性能直接影响到整个碱回收炉的稳定运行。
本文将介绍碱回收炉水冷屏改造施工方案,旨在提高水冷屏的散热效率和耐久性。
二、改造目标1.提高水冷屏的散热效率,降低碱回收炉运行温度。
2.增加水冷屏的耐久性,延长使用寿命,减少维护成本。
3.减少碱回收炉停机维修时间,提高生产效率。
三、改造方案1. 替换材料选用高导热性能和耐高温腐蚀的材料来替换原有水冷屏材料,如石墨、耐火陶瓷等,以提高散热效率和耐久性。
2. 优化结构对水冷屏的结构进行优化设计,增加散热表面积,改进水流分布,以提高散热效率和降低炉温。
3. 增加防护层在水冷屏表面增加一层防护层,以增加耐高温、耐腐蚀的能力,延长水冷屏的使用寿命。
4. 定期维护制定定期维护计划,包括清洗、更换老化零部件等,以保证水冷屏的正常运行。
四、改造施工流程1.拆除原水冷屏:在停炉后,先拆除原有的水冷屏,并清理工作面。
2.安装新水冷屏:安装新的水冷屏,确保结构和尺寸与设计要求一致。
3.衔接管道:连接水冷屏与冷却水管道,并进行漏水测试。
4.启动试运行:启动碱回收炉,对水冷屏进行试运行,调整水流量和压力。
5.完工验收:按照设计要求进行改造工程的验收,确保改造效果符合预期。
五、总结通过对碱回收炉水冷屏的改造施工方案的设计和实施,可以显著提高水冷屏的散热效率和耐久性,进而提升整个碱回收炉的稳定性和生产效率。
因此,在实施改造施工时,应严格按照上述方案进行操作,确保改造效果达到预期目标。
碱回收燃烧工段DCS控制系统研究的开题报告
碱回收燃烧工段DCS控制系统研究的开题报告一、选题的背景与意义随着社会经济的不断发展,环境问题越来越受到人们的关注。
为了实现可持续发展,保护环境已成为人类共同的责任。
同时,越来越多的企业意识到环境保护的重要性,加强了对生产过程中废气、废水、废固等的治理。
在化工行业中,碱回收燃烧工段是废气治理的重要环节。
该工段通过高温燃烧,将含碱废气中的碱类物质回收再利用,实现了资源的有效利用。
同时,该工段还能够有效减少废气中的有害物质排放,起到了环保的作用。
然而,该工段需要进行复杂的控制,以保证其稳定运行。
传统的手动操作难以实现对整个系统的精准控制,容易出现操作失误和运行失控等问题。
因此,引入DCS(分散控制系统)控制技术,对碱回收燃烧工段进行智能化控制,具有非常重要的现实意义。
二、研究的内容和目标本研究的内容是碱回收燃烧工段DCS控制系统的研究。
具体包括以下几个方面:1. 研究碱回收燃烧工段的工艺流程以及DCS控制系统的组成和结构,并掌握控制系统的工作原理。
2. 开展对碱回收燃烧工段的自动化控制系统进行仿真分析,对DCS控制系统的控制效果进行评估。
3. 对系统进行优化处理,探究如何通过调整控制参数和优化控制策略来提高控制系统的性能和稳定性。
4. 针对控制系统的局限性和不足之处,提出改进措施和建议,为企业提供科学合理的改进方案。
三、研究的方法和途径本研究将采用以下方法和途径:1. 文献调研与实地考察:通过查阅相关文献,了解碱回收燃烧工段的工艺原理、DCS控制系统的组成结构以及自动控制标准等相关信息;同时也将进行实地考察,深入了解碱回收燃烧工段的生产现状和控制难点。
2. 系统建模与仿真:通过MATLAB、Simulink等仿真工具,搭建碱回收燃烧工段的控制系统模型,进行仿真分析,评估控制系统的控制效果。
3. 优化算法及控制策略:采用PID控制算法和神经网络控制算法等,对系统的控制参数和控制策略进行优化,以提高控制系统的性能和稳定性。
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文章编号:1004-8774(2005)04-10-03第一作者:尹艳山(1980-),东南大学动力工程系硕士研究生,主修热能工程专业,主要从事燃烧污染控制和节能方面的研究。
CFD 在碱回收锅炉改造中的应用收稿日期:2005-05-23尹艳山1,张 军1,盛昌栋1,袁建伟2(1.东南大学洁净煤发电及燃烧技术教育部重点实验室,南京210096;2.加拿大过程仿真有限公司,加拿大)摘 要:在北美,计算流体力学(CFD )正大量应用于各类锅炉的设计和改造。
文章介绍了CFD 模拟在碱回收锅炉改造中的应用,通过计算机模拟以改进碱回收锅炉燃烧空气系统,可以提高锅炉的出力和效率、改善过热器的积灰、节省改造成本,减少了资金浪费和停工检修的风险,具有显著的经济效益。
关键词:CFD;碱回收锅炉;改造中图分类号:TK229 文献标识码:ACFD Application in t he Retrofit of A l kaliRecovery BoilerY I N Y an -shan 1,Z HANG Jun 1,S HENG Chang -dong 1,YUAN Jian -w ei2(1.Key Laborato r y of C lean Coa lPo w er Generation and Co m busti o n T echnology o fM i n istr y of Educa ti o n ,SoutheastUn i v ersity ,N an jing 210096,Ch i n a ;2.Process S i m u lations L i m ited ,Canada)Abstrac t :In N orth Am er i ca ,CFD has been appli ed w i dely i n t he design and retro fit o f all ki nds of bo ilers .In this pa -per the appli cation o f CFD for t he retro fit o f a l ka li recovery bo il er is introduced .By process modeli ng,the combusti on a ir syste m o f alka li recovery bo il er can be i m proved g reatly .The use ofm odeli ng w ill he l p i m prov i ng the l oads and effi c i ency o f bo ilers ,abati ng ash deposition on the superheate r tubes ,lo w er i ng retro fit costs ,reduc i ng t he w aste of capita l i nvest m ent and t he r isks of m aintenance down ti m e .Th is appro ach m eans m ore pro fits .K ey word s :CFD ;al k ali recovery bo iler ;re trofit1 前言随着人类文明的不断发展,现代社会对纸张的需求量越来越大。
造纸的原料主要是木材、草、芦苇等纤维类物质。
无论用何种原料造纸,都要产生造纸黑液。
许多造纸厂不加任何处理就随便排放,对江河湖泊造成了严重的污染。
利用碱回收锅炉一方面可以充分回收黑液中的碱以再用于碱法纸浆生产,同时利用黑液中的有机物在碱回收锅炉中燃烧以产生工业用蒸汽。
因此碱回收锅炉不仅对提高造纸过程的经济效益有重大作用,而且是改善和控制造纸厂污染必不可少的设备。
2 应用CFD 的必要性与许多其它类型的锅炉相似,碱回收锅炉对设计和运行的要求也是达到最高的效率、最大的安全性和最低的污染物排放。
由于碱回收锅炉燃用的是黑液,燃烧方式是悬浮燃烧与层状燃烧相结合,这使得碱回收锅炉在设计和改造上面临着与其它类型锅炉所不同的挑战。
造纸黑液经过浓缩后仍然含有30%左右的水分,且可燃质热值低,因此炉膛温度相对较低。
另一方面,黑液中还含有30%~40%的碱金属化合物,这些化合物的熔点很低,易挥发,腐蚀性很强。
因此在碱回收锅炉中经常出现炉膛中部水冷壁管的腐蚀、炉膛上部过热器的积灰及管壁的腐蚀和破裂等问题。
此外,有效控制机械携带、降低硫化物(TRS)和氮氧化物(NOx )的排放、控制飞灰的10 工 业 锅 炉 2005年第4期(总第92期)产生等要求,都使碱回收锅炉的设计和运行更为复杂化。
正是由于这些问题的复杂性和特殊性,使得碱回收锅炉的设计、改造和运行更多地依赖于计算机模拟。
目前,北美和欧洲的锅炉制造公司都应用计算机模拟指导碱回收锅炉的设计,而在优化碱回收锅炉的运行和研究各种运行问题的起因时,计算机模拟也成为不可缺少的工具。
3 应用CFD 的模拟结果本文主要介绍加拿大过程仿真有限公司(Process S i m u lations L i m ited ,以下简称PSL)在碱回收锅炉计算机模拟方面的几个应用实例。
3.1 改造锅炉的燃烧空气系统以提高锅炉的出力和效率北美许多造纸厂的碱回收锅炉都是建于上个世纪六七十年代,随着造纸产量的不断增加,许多碱回收锅炉成为造纸厂进一步发展的瓶颈。
在锅炉各设备条件许可的前提下,提高现有锅炉的出力不失为一个经济的办法。
然而,许多锅炉的燃烧空气系统很难适应锅炉出力的提高,不是机械携带太高,就是过热器管壁超温,或者是燃尽太差。
以提高锅炉出力为目的的锅炉改造一般都要求对燃烧空气系统作相应的改造,如果通过采用计算机模拟对各种改造方案进行验证,其风险可以大大降低。
美国Inter -state 造纸公司的一台锅炉原设计出力为726t/d ,过热器区域积灰严重,锅炉只能在很高的氧量下运行,并且运行效率很低。
该公司希望在解决这些运行问题的同时将锅炉的出力提高到816t/d 。
PSL 首先对锅炉原有的运行方式进行模拟,得到了与实际观察相同的高机械携带、高氧量以及炉膛中部出现的上升气流柱。
针对这些问题,PSL 提出了5种可能的改造方案。
在对5种改造方案进行模拟比较后,选择了Anthony -Ross 公司设计的Stacked-A ir[1]系统,该系统可以显著降低机械携带、炉膛出口的烟气温度和烟气中的氧量,消除上升气流柱。
图1是原系统模拟结果的比较。
经过优化的Stacked-A ir 系统于2003年5月安装在这台锅炉上,运行后发现完全达到了提高锅炉效率和出力的目的。
新系统运行12周的测试数据与系统改造前比较,在锅炉出力提高了7.2%的情况下,TRS 降低了16.2%,机械携带降低了68.3%,助燃天然气用量降低了93.3%,炉膛出口烟温降低了10.6%。
图1 燃烧空气系统改造前后炉内的气流特性的模拟结果3.2 改造锅炉的燃烧空气系统以改善过热器区域的积灰过热器区域的积灰将使烟气通道堵塞、传热阻力增加,使得锅炉出力及效率降低。
严重积灰时常常迫使锅炉停炉进行水洗,每一次计划外停炉都会造成一定的经济损失。
造成过热器区域严重积灰的主要原因是大量飞灰和粉尘的机械携带。
飞灰是燃烧烟气离开炉膛时夹带的微小燃烧颗粒,主要是熔融物或熔融物和碳的混合物,其主要成分是碳酸钠和硫化钠。
粉尘则是在高温下无机物气化后在炉内烟气中凝固而成。
粉尘大多是硫酸钠、钠(或钾)蒸气凝固物。
图2所示是一台容量为2950t/d 的碱回收锅炉改造前后机械携带,可以看出改造前机械携带量很大,直至对流受热面区域,过热器区域机械携带高达881kg /h ,炉膛出口温度为987e ,因而过热器区域的积灰相当严重,停炉水洗的频率很高。
11#研究与开发# CFD 在碱回收锅炉改造中的应用采用Anthony-Ross 公司设计的Stacked-A ir 系统,计算机模拟的结果显示过热器区域机械携带可降低到015g /s ,炉膛出口温度降低到887e ,烟气中的可燃成分从1479@10-6降低到5.2@10-6。
图2燃烧空气系统改造前后机械携带的模拟结果图3 黑液气化的计算机模拟3.3 一次风喷口附近水冷壁管破裂起因的研究近几年有不少北美的碱回收锅炉发现存在一次风喷口附近水冷壁管破裂的现象。
PSL 通过对单一黑液滴燃烧过程的模拟,对两台不同运行方式的同类型锅炉模拟和比较,对不同一次风喷口设计的模拟以及液滴在管壁面的燃烧与传热的计算,对一次风喷口附近水冷壁管破裂的起因有了比较清晰的认识。
最新研究表明[2,3],一次风喷口的设计、水冷壁管的材料、二次风及三次风系统的设计和运行方式等与一次风喷口附近水冷壁管的破裂有直接的联系。
3.4 黑液气化过程的计算机模拟与煤的气化一样,黑液的气化是高效低污染利用燃料的一项新技术。
与黑液气化相关的研究早在20世纪80年代就已经开始,商用化的黑液气化炉也在20世纪90年代开始投入运行。
由于近年来能源与环境要求的不断提高,黑液气化技术的研究再(下转第21页)12 工 业 锅 炉 2005年第4期(总第92期)续表3燃油燃气锅炉节能器的经济性能分析表热功率(MW)预计节能率(%)每小时节能量每天节能量(按8h计)每采暖期节能量(按180d计算)总节能价值(元)油(kg)气(m3)油(kg)气(m3)油(kg)气(m3)油气71511012088096015840017280055440017280010.51516518013201440237600259200831600259200141522024017601920316800345600110880034560017.515275300220024003960004320001386000432000211533036026402880475200518400166320051840024.5153854203080336055440060480019404006048002815440480352038406336006912002217600691200注:表中柴油价格按3.5元/kg、天然气按1元/m3计算。
从表3中可以看出,该锅炉节能器的经济效益是明显的,使用单位可以在2年内收回设备投资。
参考文献[1]G B50041-1992锅炉房设计规范[S].[2]谭仁玺,王曦宁.21世纪锅炉与智能控制[A].面向21世纪锅炉环保技术研讨会论文集[C].西安:西安交通大学与工业锅炉行业协会,1999.(上接第12页)次成为热点。