【摘 要】
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超超临界燃煤机组已成为当前主流燃煤发电主力机组,具有效率高、煤耗低、排放低等特点,从煤质和火电运行情况来看,我国燃煤发电面临煤质多变、环境复杂等恶劣运行条件的挑战,
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超超临界燃煤机组已成为当前主流燃煤发电主力机组,具有效率高、煤耗低、排放低等特点,从煤质和火电运行情况来看,我国燃煤发电面临煤质多变、环境复杂等恶劣运行条件的挑战,又需承担电力系统调峰和污染物超低排放等经济、社会职责,其重要性不言而喻。大型高参数机组中,热量从炉到锅的传递过程是整个机组的关键环节之一。本文研究了某1000 MW超超临界塔式锅炉炉侧和锅侧的耦合模拟模型,从而实现炉和锅的匹配,进而研究了变煤种和变工况等对超超临界锅炉运行的影响。在模型的建立中,炉侧采用FLUENT进行三维炉膛燃烧和传热模拟,锅侧采用MATLAB进行基于炉侧受热面网格的受热蒸发系统的三维仿真计算,耦合模拟的基本思路是锅侧将炉侧得到的热流密度作为热源输入,用于确定壁面温度,炉侧则将壁温作为边界条件从而调整燃烧状况,热流密度和壁面温度数据通过网格节点进行传输。本文首先对超临界锅炉的额定工况进行了研究,从炉侧燃烧器截面以及炉膛中心截面上的速度、温度和燃尽率分布分析,得到炉膛内的主要反应区域与燃烧情况,揭示了热流密度的分布和对壁面温度的影响规律。蒸发系统的吸热量主要集中在水冷壁,在螺旋管圈中,燃烧器区域的壁面温度波动最大,在垂直管圈中,沿着管长方向壁温先升高后降低。对无结渣工况和结渣工况进行对比,发现结渣主要影响炉膛的壁面温度分布,从而影响炉膛内的烟气温度和热流密度在壁面上的分布。煤粉参数改变时发现,细度主要影响燃烧距离和燃尽率,细度小的工况热流密度和温度分布更为均匀,细度大的工况中,出口飞灰颗粒的含碳量更高,总放热量小,水冷壁的吸热量也更小。烟煤煤质的改变对于超临界锅炉的传热影响不是太大,水冷壁和换热器吸热量比例都基本接近。在不同负荷的运行工况下,锅炉连续最大出力工况(BMCR)和75%BMCR工况下炉膛中烟气温度分布比较相近,而煤粉密度和风速小的50%BMCR工况下烟气温度明显比其他两个工况要低。三个工况下的换热器吸热量比例基本一致,在高热流密度区,BMCR和75%BMCR工况中水工质沿管长呈上升趋势,50%BMCR在两相区温度呈下降趋势。
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