提高燃煤锅炉抗结渣能力问题的研究

【摘要】： 锅炉的结渣问题一直使困扰电站锅炉安全、经济、高效运行的重要因素。目前,我国一些电站锅炉都存在不同程度的结渣现象,结渣不仅影响电厂的正常运行,而且由于清渣而被迫停炉或采用爆破手段,会对电厂设备造成破坏性后果和巨大的经济损失,因而防止和减轻结渣是锅炉设计和运行中非常重要的问题。 影响锅炉结渣的因素包括:煤质特性、锅炉设计参数、炉内空气动力特性、锅炉负荷、炉内气氛等等。其中,煤质特性为最重要的影响因素,它是结渣形成的本质原因。理论上,所有的煤粉燃烧时都会产生结渣,但是,组织良好而合理的空气动力场能把危害降到最低。同时,煤质多变、负荷变化引起锅炉运行偏离设计工况,也会给炉膛水冷壁带来一定程度上的结渣。 本文的主要以某电厂GZ燃用神华煤时产生的严重结渣问题为研究对象。首先,对GZ电厂燃用的神华煤进行着火稳定特性判别、燃料燃尽特性判别、煤热解的热重分析以及结渣倾向性指数判断,得出该神华煤具有极易着火燃尽,但有严重结渣倾向的特点。然后,对锅炉的设计参数、炉内空气动力场、以及下一次风喷口处的钝体燃烧器进行分析,得出该钝体燃烧器在一定程度上反而加重了结渣的结论。在此基础上,提出采用水平浓淡燃烧器,因为它具有稳定燃烧、抑制NOx形成、调整炉内气氛以控制结渣等优点。为了实现优化设计,对下一次风喷口的水平浓淡滑块及其连接弯管采用商业CFD软件FLUENT进行了气固两相流的模拟。气相流场模型采用的是基于欧拉系下的RNG k-ε模型,颗粒相模型采用的是基于拉格朗日坐标系下能反映出颗粒运动复杂经历和与壁面碰撞的随机轨道模型。模拟结果表明,浓淡分离效果随浓淡分离滑块角度α、高度H和滑块离喷口的距离L增大而增大,但L的作用不明显。在一般情况下,大颗粒的分离效果比小颗粒的要好。改造后的冷态、热态的适应性试验表明,此次改造能较大的程度上改善GZ电厂的结渣状况。同时,此次改造也为电厂设计、运行相关人员提供了理论指导和实践经验。