论文总字数：32125字

摘 要

火焰中心对锅炉的安全、经济运行具有至关重要的作用，但是现实生产中炉膛空间巨大，火焰中心难以直接测量。本文拟采用现有锅炉水冷壁（下水冷壁为垂直管屏式）出口温度的测点数据，预测四角切圆锅炉炉内火焰中心位置，该方法简单、易操作，具有一定的可行性。

本文以阚山电厂600MW超临界锅炉为研究对象，首先在已知炉内热负荷分布的情况下建立了水冷壁工质温度的二维计算模型。其次，利用已建立的二维计算模型计算了火焰无偏斜、偏斜两种工况下水冷壁工质温度的分布，并与现场实测值进行了比较，验证该计算模型的有效性。最后，采用数值模拟（CFD）的方法对整个锅炉的炉膛进行了冷态模拟，分析了网格划分方法、二次风风速、切圆角度对炉内流场的影响，为下一步获得炉内三维温度场和热负荷提供研究基础。

关键词：火焰中心，水冷壁温度,数值模拟,四角切圆燃烧

Research on Relationship between Water Wall Temperature of

600MW Pulverized Coal Fired Boiler and Flame Centre

03012410 Wang Yang

Supervised by Zhao Lingling

Abstract

Flame center is playing an important role in safe and economical operation of boiler, but the space of furnace is huge, so that it is difficult to measure the center of flame directly. This article plans to use the outlet temperature of water wall( water cooling wall for vertical tube platen type) to predict the center position of flame. This method is simple, easy and feasible.

This article use Kanshan 600MW super critical boiler as the research object. First of all, under the condition that the distribution of heat load has been got, a two dimensional numerical model for calculating the temperature of the water wall was established. Second, by using the calculation, I got the results of cooling wall temperature distribution without deviation of flame, and the results were compared with the measured values to verify the validity of the calculation model. Finally, the numerical simulation (CFD) method for the boiler furnace was used to describe cold state simulation. This article analyzed the impact of grid partition methods on the result of simulation and secondary air velocity and tangential point of the flow field in the furnace. The research foundation was provided for the next step to obtain the three-dimensional thermal temperature field and heat load of the furnace.

KEY WORDS: the flame center, water wall temperature, numerical simulation, tangential firing

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 0

第一章 绪 论 1

1.1 引言 1

1.2 国内外相关研究 1

1.2.1水冷壁壁温计算相关研究 1

1.2.2炉膛模型建立相关研究 2

1.3 主要研究目的和内容 3

第二章 模型建立 4

2.1水冷壁壁温计算模型 4

2.1.1引言 4

2.1.2模型假设 4

2.1.3模型方程 4

2.1.4计算方法 6

2.2炉膛计算模型 8

2.2.1湍流模型 9

2.2.2离散化方法 11

2.2.3数值计算方法 11

第三章 炉膛水冷壁温度分布计算 12

3.1研究对象 12

3.2实验数据采集 13

3.3 锅炉炉膛水冷壁温度分布计算 15

3.3.1火焰中心无偏移 15

3.3.2火焰中心发生偏移 19

3.4水冷壁温度计算小结 25

第四章 炉膛冷态场模拟 27

4.1炉膛网格划分及模型建立 27

4.2冷态场模拟分析 31

4.3冷态场小结 38

第五章 结论与展望 39

致 谢 40

参考文献： 41

第一章 绪 论

引言

在我国，火力发电主要依靠燃烧煤炭，而煤炭的主要燃烧设备是电站锅炉。锅炉设备的优劣牵扯到整个电厂发电的效益和环保状况。对于燃煤锅炉，燃料在炉膛内的燃烧属于脉动燃烧，燃烧极不稳定。锅炉炉膛的火焰中心是体现锅炉燃烧状况的重要因素，是炉内燃烧状态的直接反映。火焰中心高度位置变化影响着煤粉着火、燃尽、污染物排放以及水冷壁和过热器热负荷分配等。在典型的四角切圆燃烧锅炉中，燃烧工况组织的不合理会造成四角燃烧不均匀、火焰中心偏斜，不仅影响炉膛内烟气温度场及流场的分布，还影响受热面吸热量的分配、磨损和结渣等。靠近火焰中心的壁面存在温度过热或结渣等问题，而远离火焰中心区域的水冷壁则会因为吸热量不够导致锅炉水循环平衡遭到破坏，金属热应力增加，锅炉使用寿命减少。当炉内温度场不均匀时，低温煤粉得不到充分燃烧，使得整个锅炉的燃烧效率降低，增加锅炉的耗煤量，还会影响到过热器的工作。因此，火焰中心对锅炉的安全、经济运行具有至关重要的作用。

当前相关报道一般是通过温度场模拟、火焰光谱信息处理等对火焰中心进行判定，但实际锅炉巨大的炉膛空间导致火焰中心难以测量，采用其他方法增加大量锅炉测点，耗资巨大，施工复杂。因此，寻求简单且可靠的火焰中心预测方法具有一定的理论与实际应用价值。

为了能够解决火焰中心难以测量的问题，本文拟建立火焰中心和锅炉炉膛下部水冷壁工质温度的关系模型，以期能够实现利用现有下部水冷壁出口温度测点预测火焰中心位置。

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