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炉拱对链条炉内燃烧特性影响的数值分析

张斌  
【摘要】:近年来,我国的链条锅炉已成为国家要重点治理的高能耗设备,因为它长期处于热效率低下、污染物排放严重等运行状态。燃用煤种和设计煤种存在着差异,出现火床着火困难、不完全燃尽等现象,从而造成热效率低下、污染物排放严重等运行状态。而锅炉结构、燃烧方式等参数,都与煤种有关。所以炉拱和配风的研究对链条锅炉提高热效率具有举足轻重的意义。 首先,本文针对SZL15-1.25-AⅡ型双锅筒链条蒸汽锅炉,对燃料在炉排上的燃烧过程及其燃烧特性进行分析;给出了一整套链条炉锅炉炉内烟气流动、传热和燃烧的数学模型,并分别详细阐述了湍流流动模型、辐射传热模型、湍流近壁区域的处理模型和气相燃烧模型;借助于Fluent软件及UDF平台对炉膛内不加气相燃烧的温度场、压力场、组分浓度场进行数值模拟,更形象的呈现出燃料在链条炉排上燃烧的燃烧特性,通过对模拟结果的分析,验证了本课题所建物理模型、数学模型和数值方法的合理性,模拟结果与国内外的很多炉内冷态模拟研究较好符合。 其次,对普通后拱和人字后拱、不同后拱高度、不同后拱长度、不同前拱高度、不同前拱长度的炉膛及不同配风方式进行了数值模拟研究,对比分析了改变后的炉膛温度场、速度场、压力场、烟气中各组分浓度场以及炉膛出口温度、速度、烟气各组分浓度分布。模拟分析结果表明:人字后拱比普通后拱相比,不仅能加速引燃,更能促进燃尽,同时还有利于炉内可燃气体的燃烧,减少化学不完全燃烧损失,降低炉膛出口温度;人字后拱对燃烧有重要的影响,相比而言前拱影响较小,后拱长度越长对引燃、燃尽越有利,同时可以减少化学不完全燃烧损失,降低炉膛出口温度,但由此带来的拱区压力增加问题需要注意,后拱高度相对长度其影响较小,其过高或者过低都会带来不同的影响;相对于后拱,前拱对燃烧的影响较小,前拱高度不可过低,会影响燃料的引燃率、炉内可燃气体的燃烧及炉膛出口温度,相比而言,前拱长度影响较小,设计时可以略短;链条炉拱要实现较好的作用,还需要一定的配风来组织,形成前拱下的漩涡,两者相辅相成,相互促进的。 本文研究为链条锅炉设计提供了一种辅助手段,对锅炉的改造实施提供了重要而有意义的参考依据。


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