防高温腐蚀的电站锅炉直流燃烧器结构优化设计

论文总字数：23062字

摘 要

国内许多电厂对锅炉进行低NOx改造后，就出现了水冷壁的高温腐蚀。为了解决这一问题，本文总结分析国内外专家学者对高温腐蚀的研究结论，以及针对燃烧器的结构优化，结合研究对象徐塘电厂300MW亚临界锅炉为四角布置切圆燃烧锅炉，炉内切圆直径的大小是高温腐蚀的重要影响因素之一，故拟通过改变一、二次风切圆大小来改善水冷壁的高温腐蚀情况。

本文将结合徐塘电站锅炉的实际运行参数，通过假设和简化的方法建立炉膛冷态流场数值模拟模型。通过在燃烧器喷口内加装挡板的方式来改造一次风和二次风的燃烧器喷口，使射流发生偏斜进而改变一次风和二次风所形成切圆的大小。并利用Fluent数值计算软件，对不同的改造方法进行炉内冷态流场数值模拟，对比模拟结果，得到最优的预防炉膛水冷壁高温腐蚀的改造方法。

对于冷态流场的数值模拟结果表明，可以通过加装挡板的方式来改变流场切圆的大小，以此来达到改善锅炉水冷壁高温腐蚀的目的。

关键词： 四角切圆 燃烧器改造 数值模拟

ABSTRACT

In order to solve this problem, this paper analyzes the general situation of the study on the optimization of the DC burner structure of the boiler boilers with high temperature corrosion at home and abroad, and analyzes the general situation of the research on the optimization of the structure of the DC burner The 300MW subcritical boiler in Xutang Power Plant is one of the important factors of high temperature corrosion. It is proposed to improve the temperature of water wall by changing the size of one and two winds Corrosion situation.

In this paper, the numerical simulation model of the cold flow field of the furnace is established by combining the actual geometric parameters of the object, and the secondary and second air burner nozzles are modified by adding the baffle in the burner nozzle to change the direction of the jet And then change the size of the first and second wind cut round. The numerical simulation of the cold flow field in the furnace was carried out by using the Fluent numerical calculation software. The simulation results were obtained by comparing the simulation results with the same method to improve the high temperature corrosion of the furnace water wall.

The numerical simulation results of the cold flow field show that the size of the flow field can be changed by adding the baffle plate in order to improve the high temperature corrosion of the boiler water wall. The results of this study, for the boiler design and operation of a certain guiding significance.

KEY WORDS: Four corners Burner transformation Numerical Simulation

目 录

摘要Ⅰ

AbstractⅡ

第一章 绪论1

1.1 研究背景及意义1

1.2 国内外发展概述1

1.2.1 高温腐蚀及预防的相关研究1

1.2.2 炉膛模型建立相关研究2

1.3 课题提出及主要研究内容3

第二章 冷态流场数值模拟理论基础4

2.1 数值模拟软件Fluent简介4

2.2 炉膛流场计算模型4

2.2.1 湍流模型4

2.2.2 数值计算方法6

2.3冷态模化数值模拟的意义6

第三章 研究模型的建立7

3.1 研究对象概述及相关参数7

3.1.1 锅炉简介7

3.1.2 燃烧器简介7

3.2 建立锅炉模型8

3.2.1 流场假设与模型简化8

3.2.2 模型网格化10

3.3 边界条件11

第四章 炉内空气动力场数值模拟及改造结果分析13

4.1 原始工况下数值模拟结果13

4.2 改造方案15

4.2.1 一次风燃烧器喷口改造方案15

4.2.2 二次风燃烧器喷口改造方案一17

4.2.3 二次风燃烧器喷口改造方案二18

4.3数值模拟结果及分析 19

4.3.1 一次风燃烧器喷口改造19

4.3.2 二次风燃烧器喷口改造方案一21

4.3.3 二次风燃烧器喷口改造方案二24

4.4数值模拟结论总结 27

第五章 总结与展望31

致谢32

参考文献33

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

二十一世纪以来，全球范围内经济发展速度与日剧增，中国作为最大的发展中国家，经济增长速度更是令人瞩目，其中电力是经济结构中的重要支柱。燃煤火电是我国最重要的发电方式，数年来火电发电量都占全国发电量七成以上，根据国家发展计划及政策来看，未来十年火力发电也将占据中国发电业的大半江山。纵然我国电力发展一直处于世界前列，其中火力发电能力更是数一数二，但现阶段由于经济发展飞速，用电量巨大，我国电力供给处于一个紧张、甚至短缺的局面。其次，我国能源结构平衡性较差，煤炭占比过大，新能源发电无论是在成本还是技术方面的成熟度都不够高，火力发电的发展相对平稳。所以提升火力发电的运行能力，是解决电力供给紧张这一问题的关键点。电站锅炉是火力发电厂中的重要设备之一，锅炉是否正常运行将会影响到整个电站的运行经济性与运行安全性。

“十二五”计划期间，中国国家环保部发布了文件《火力发电厂大气污染物排放标准》，对此我国大部分电站为了将低NOx的排放，而对燃烧器进行了改造。锅炉的燃烧器经过改造后，可以使整个电站运行排放NOx量降低，但锅炉运行时炉内的燃烧情况会因此而发生改变。相当大一部分电站在改造后出现了水冷壁高温腐蚀问题,高温腐蚀会使水冷壁的金属材料不断因腐蚀而变得酥松脱落、水冷壁强度大大降低，这个问题会降低水冷壁的寿命以及水冷壁的使用效果。如果这一问题持续过久，当腐蚀情况严重时，水冷壁极有可能泄露甚至爆管，对锅炉的安全运行产生巨大威胁。郭鲁阳等对这一问题进行过详细调研，在中国受到水冷壁高温腐蚀的影响的电厂占全国电厂总数的百分之八十，受此影响的发电厂不仅效益下降，更使电厂的员工工作安全受到威胁^[1-4]。

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