220 t/h混烧锅炉炉内燃烧过程的

　　220t/h混烧锅炉炉内燃烧过程的数值模拟李丽丽谢安国王晓宇2，李文鹏1（1.辽宁科技大学材料与冶金学院，辽宁鞍山114051；2.鞍山市特种设备监督检验所，辽宁鞍山114005）适合该类锅炉的数值模拟方法和网格划分方法。预报了混烧锅炉炉内的速度场和温度场，结果表明：该锅炉炉内可形成较规则的四角切圆形流场，炉内等温线分布较均匀。模拟结果可为同类锅炉的优化设计。合理运近年来，高炉煤气发电技术的应用方兴未艾，开辟了高炉煤气合理利用的新思路。实践证明，利用高炉煤气发电可大大优化企业的能源结构，降低生产成本和污染物排放，缓解用电紧张局面，取得节能、减排、增电等多重功效，为企业创造良好的经济效益和社会效益。但无论是全燃高炉煤气锅炉还是煤粉掺烧高炉煤气锅炉，在实际生产中都存在着燃烧不稳定、热效率低、安全性差等问题。因此，研究高炉煤气在锅炉炉内的燃烧过程十分必要111.由于锅炉内部的物化过程复杂，理论研究比较困难。起初，对锅炉炉内燃烧过程的研究主要采用实验的方法，包括冷态模拟、热态模拟和全尺寸装置。通过对比得出，Paving方法生成非结构的四边形网格的速度向量与网格线之间的夹角0小，可有效减少伪扩散，更适合于四角切圆燃烧的锅炉。该方法能较好地拟合边界形状，得到的边界网格质量比较高，不规则的网格节点数目少。谭灿对锅炉炉内空气动力场冷态模拟结果也证明了Paving方法可以削减伪扩散对模拟结果的影响18.燃烧器截面网格划分Fig. Is.卜e寸寸一□°目口口aDI模型取Paving划法对燃烧器区域进行网格划分。由于炉膛相对于燃烧器的体积要大得多，采用小步长对整个炉体进行网格划分，网格数目较大，计算周期长。为了计算快捷，而且不影响模拟结果的准确性，将炉膛分为三部分：燃烧器区域；燃烧器上部区域；燃烧器下部区域。对炉膛的上部和下部选择大步长进行网格划分，对燃烧器区域采用小步长细化，具体网格生成图，如所示。

　　整体锅炉网格划分炉膛结构尺寸（mm）及燃烧器布置3模拟对象及结果分析31物理模型本文以某发电厂的220t/h煤粉与高炉煤气混烧锅炉为模拟对象，炉膛截面为8长方形，模拟的炉膛高度为28.69m.该锅炉燃烧方式为四角切圆燃烧，燃烧器四角相对布置，切圆直径为05m.燃烧器分为煤粉燃烧器和高炉煤气燃烧器，其中一次风与二次风间隔布置。并在模拟中省略了焦炉煤气点火装置，为了网格划分的方便，略去了一次风喷口处的侧二次风。具体炉膛结构尺寸及燃烧器布置见。

　　模拟参数按煤粉和高炉煤气按热值7：3混合燃烧。一、二风速为35m/s，风温为650IK高炉煤气风速13.8m/s，风温为300K压力为出口边界条件，取一20Pa，炉体壁面为900IK煤粉种类为龙凤洗1994-2015中煤。

　　32速度场模拟结果分析表示了各燃烧器喷口中心截面的速度矢量图。由可见，等速线成同心圆分布，气体喷入炉膛以后由于不同角度的四股气流相互作用，在炉膛z轴截面上形成较规则的切圆形流场。从切圆的直径看，高炉煤气出口气体切圆直径明显小于一、二次风口截面气体切圆直径，可见气体流速越小切圆直径越小。

　　燃烧器中心截面速度矢量3温度场模拟结果及分析表示了锅炉宽度方向和深度方向竖直中心截面的温度分布。从可见，等温线在燃烧器下部呈W形的温度分布，在燃烧器上部及炉膛上部呈近似M形的温度分布。在燃烧器的下部，随着高度的降低，温度也逐渐降低。在燃烧器的上部，随着换热段高度的增加，温度也不断地降低。还可以看出，炉内的高温度区出现在燃烧器区域的炉膛近壁处。炉内高温度达到1 700IK基本符合混烧锅炉炉内的热值水平。炉膛深度方向上的温度分布较均匀，温度分布趋势基本与宽度方向上温度分布相同。

　　锅炉宽度、呆度方向竖直中心截面温度场，K 4结语（1）预报了煤粉与高炉煤气混烧锅炉炉内的速度场和温度场。速度场模拟结果表明：在炉膛z轴截面上可形成较规则的切圆形流场，且速度越小切圆直径越小。温度场模拟结果表明：等温线在燃烧器下部呈W形温度分布，在燃烧器上部及炉膛上部呈M形温度分布。（2）讨论了伪扩散对四角切圆锅炉炉内流场的模拟计算结果的影响，提出了网格评价的方法。指出Paving网格划分方法可有效削减伪扩散现象，更适合四角切圆燃烧锅炉炉体的网格划分。（3）通过合理地选择k-e，P-1，Mkture-frac-tion/PDF等数学模型和有效的离散方法和求解方法，可以较好地对气固两相燃料锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟。