淺析再熱器管屏超溫問題

【摘要】某電廠鍋爐由燃油改燒煤以后，再熱器和過熱器管屏一直存在超溫現(xiàn)象，嚴重影響了鍋爐的安全經(jīng)濟運行。本文使用FLUENT軟件針研究二次風對爐膛內(nèi)速度分布的影響。

【關鍵詞】四角切圓鍋爐；熱偏差；二次風

引言

四角切圓燃燒鍋爐由于其著火穩(wěn)定性好、爐內(nèi)熱負荷分布較均勻以及對煤種適應性強等優(yōu)點而成為電站鍋爐廣泛采用的一種爐型。但是運行實踐表明：鍋爐水平煙道沿寬度方向上存在較大的煙溫偏差，從而引發(fā)再熱器和過熱器頻繁爆管事故，并且，隨著鍋爐容量的增加，煙溫偏差有增大的趨勢，嚴重影響了鍋爐運行的安全和經(jīng)濟性。[1～2]

1、鍋爐概況

某電廠鍋爐原為300MW四角切圓燃油鍋爐，燃燒器區(qū)截面為13.9446x12.1904m2+，高度為 50.4904。燃燒器共布置13層噴口，燃燒器噴口自下而上依次為：底部二次風（AA1）、底部二次風（AA2）、一次風（A）、二次風（AB）、一次風（B）、二次風（BC1）、二次風（BC2）、一次風（C）、二次風（CD）、一次風（D）、二次風（DD1）、二次風（DD2）、三次風（OFA），如圖1所示。

2、數(shù)學模型的建立

湍流模型：爐內(nèi)流動是一個復雜的湍流流動過程，k-ε雙方程模型是迄今工程中應用最為廣泛的湍流模型，。本文選用的是Realizable k-ε雙方程模型[2～3]。

在此模型中，湍流粘性計算中，模型系數(shù)不再是常數(shù)，而是平均應變和旋轉(zhuǎn)速率的函數(shù)。

3、數(shù)值算法及計算結(jié)果

四角切圓鍋爐的爐內(nèi)的流動過程是非常復雜的，各種條件的改變都會對流場造成很大的影響。因此，本文從對爐內(nèi)流場影響比較大的二次風、作為數(shù)值模擬對象：具體模擬情況見表2。

圖3～圖4分別為2種工況中對一次風噴口中心截面速度等勢圖，其中橫坐標代表爐膛寬度，縱坐標代表爐膛深度。圖3-圖4是二次風向下偏移下擺20度進行模擬的結(jié)果，從速度等勢圖中可以看出，二次風射流的動量對旋流強度起著決定作用。二次風旋流降低時，中心旋流強度會降低。當二次風向下偏轉(zhuǎn)20度時，相當于降低了其水平速度，從而降低其中心旋流強度。同時，二次風下擺，氣流在爐內(nèi)的行程增大，氣流在爐膛內(nèi)的停留時間增加，使煤粉在爐膛區(qū)域能夠得到充分燃燒，有利于煤粉的燃盡，從而提高鍋爐效率，同時也有利于防止爐膛出口受熱面的結(jié)渣。但是，二次風動量的降低，減弱了一二風之間的擾動，這對燃燒是不利的。為了彌補這一缺陷，通過增加爐膛風箱差壓，增加二次風的速度以達到增加二次風的動量。

4、結(jié)論

根據(jù)冷態(tài)模擬結(jié)果表明四角切圓鍋爐氣流在進入屏區(qū)前空氣動力場分布基本是成對稱；在爐膛出口處存在明顯的殘余旋轉(zhuǎn)；通過冷態(tài)模擬結(jié)果可以看出二次風向下偏移擺動對爐膛出口處氣流的消旋效果比較好。

參考文獻

[1]王宏光，電站鍋爐過熱器再熱器在線故障診斷系統(tǒng)的研究：[碩士論文]，上海理工大學，2000.

[2]陳 剛，四角切向燃煤鍋爐穩(wěn)燃、結(jié)渣、煙溫偏差問題的研究：[博士論文].華中科技大學，2001.

[3]韓才元，徐明厚，周懷春，邱建榮.煤粉燃燒.北京：科學出版社.2001.

[4]何伯述，張強，許晉源，大型電站鍋爐的燃燒方式.熱力發(fā)電， 2000，18-11.

作者簡介

劉淑敏.女，出生日期：1973年10月。1997年畢業(yè)與東北電力電力大學，1997年7月至2003年9年 勝利油田電力管理公司工作。2003年9月至2006年6月 北京交通大學攻讀碩士學位；2006年～至今，主要從事能源審計、節(jié)能減排、綠色建筑等相關工作.