燃煤鏈條鍋爐燃燒的數(shù)值建模及配風(fēng)與爐拱的優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、燃煤鏈條鍋爐是我國重要的熱力設(shè)備，量大面廣，但效率卻十分低下。在鏈條鍋爐中，燃燒優(yōu)化的3T+E要素，即Time(停留時間)，Temperature(溫度)，Turbulence(混合)，Excessair(空氣過量率)主要由配風(fēng)和爐拱來調(diào)節(jié)控制，優(yōu)化配風(fēng)和爐拱是提高鏈條爐燃燒效率的常用手段。 然而，長久以來，無論是傳統(tǒng)爐拱還是雙人字拱等新型節(jié)能爐拱都依賴于經(jīng)驗設(shè)計，配風(fēng)也往往由司爐人員根據(jù)經(jīng)驗調(diào)節(jié)，存在很大的盲目性，常造成燃燒效

2、果不佳，甚至出現(xiàn)不明機(jī)理的正壓燃燒問題。 針對燃燒優(yōu)化設(shè)計缺乏理論預(yù)測的問題，本文旨在建立基于煤質(zhì)分析和供風(fēng)配置的燃煤鏈條鍋爐燃燒數(shù)值模型。該模型主要由三部分組成，即床層燃燒模型，爐膛氣相燃燒模型，以及兩者的流動傳熱耦合。床層模型中，考慮到我國燃煤顆粒大、灰量高的特點，建立了包含煤塊內(nèi)部溫度梯度和灰層擴(kuò)散阻力的二維床層燃燒模型，然后基于煤層和爐膛的整體網(wǎng)格，將其與爐膛氣相燃燒模型結(jié)合，耦合兩者的流動、輻射、對流等條件，集成為一體

3、化的鏈條爐燃燒模型。 為驗證模型的準(zhǔn)確性，采用氣相色譜測量了實際鏈條爐中煤層表面的氣體成分分布，并與模型預(yù)測結(jié)果校對。研究結(jié)果顯示，模型具有較好預(yù)測結(jié)果，且精度較一般的等溫模型有所提高。為進(jìn)一步對不同煤種的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行分析，搭建了單元體實驗爐，利用紅外煙氣分析儀，對三種不同揮發(fā)份等級的煤種的煤層表面氣體組分進(jìn)行實時測量記錄，通過與模擬結(jié)果的對比，發(fā)現(xiàn)本文的模型在整體上具有合理的精度，可以滿足配風(fēng)和爐拱輔助設(shè)計的要求。在成功建立模

4、型的基礎(chǔ)上，對影響煤層燃燒的基本因素，如爐排前進(jìn)速度、煤層厚度進(jìn)行了研究，揭示其影響機(jī)理，為運(yùn)行提供理論指導(dǎo)。 將模型用于配風(fēng)和爐拱優(yōu)化分析，研究了不同配風(fēng)方式對不同揮發(fā)份等級煤種煤層燃燒的影響，及作用機(jī)理。并針對新型雙人字節(jié)能爐拱，研究了其工作原理，配風(fēng)搭配，及拱型設(shè)計原則。隨后，針對某20t/h鍋爐爐拱存在的問題，通過輔助計算確定改良爐拱形狀和配風(fēng)，經(jīng)實測，獲得了較好的節(jié)能效果。 最后，針對爐拱設(shè)計不當(dāng)引起的非阻力型