300MW循環(huán)流化床的仿真建模

清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2009年第49卷第11期

　

CN11-2223/NJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2009,Vo.l49,No.11w19

http://qhxbw.chinajournal.net.cn

　

300MW循環(huán)流化床的仿真建模

李金晶,　呂俊復(fù),　劉樹清,　岳光溪,　李　政

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(1.清華大學(xué)熱能工程系,熱能動力工程與熱科學(xué)教育部重點實驗室,北京100084;2.同方電子科技有限公司,北京100085)

摘　要:根據(jù)國內(nèi)首臺投入商業(yè)運行的300MW循環(huán)流化

床機(jī)組仿真機(jī)開發(fā)中的建模經(jīng)驗,分析了仿真機(jī)中流動、傳熱和燃燒建模3個方面的關(guān)鍵模型。發(fā)現(xiàn)褲衩腿結(jié)構(gòu)爐膛的物料不平衡現(xiàn)象和爐膛上部的物料橫向流動是導(dǎo)致翻床的根本原因。認(rèn)為仿真計算中使用的傳熱模型應(yīng)該兼顧反映機(jī)理和運算速度。提出根據(jù)各種反應(yīng)的速率快慢應(yīng)該對煤燃燒過程實行計算解耦,可以在保證計算精度條件下提高計算速度。最后還給出了翻床和外置床調(diào)溫過程的仿真實例。關(guān)鍵詞:循環(huán)流化床鍋爐;仿真;兩相流動;傳熱;煤燃燒中圖分類號:TK224.1

文章編號:1000-0054(2009)11-1813-05

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

stom的雙布風(fēng)板單爐膛結(jié)構(gòu)占有相當(dāng)比例。與單布風(fēng)板設(shè)計相比,該鍋爐在結(jié)構(gòu)上顯著不同,在實際運行中也出現(xiàn)了一些新的問題。關(guān)于循環(huán)流化床鍋爐

[1]

的仿真進(jìn)行過大量的研究。

本文通過對國內(nèi)第一臺投入商業(yè)運行的300MW循環(huán)流化床機(jī)組仿真機(jī)建模過程的分析,著重探討了采用雙布風(fēng)板爐膛結(jié)構(gòu)循環(huán)流化床鍋爐仿真中的若干重要模型。

1　300MWCFB鍋爐結(jié)構(gòu)和運行特點

1.1　結(jié)構(gòu)特點

Alstom公司的300MW循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)采用H型對稱布置結(jié)構(gòu)。鍋爐中心與煙囪中心的連線構(gòu)成鍋爐縱向中心線,鍋爐島主要部件沿中心線對稱布置,見圖1。鍋爐爐膛布置于鍋爐房縱向正中間,爐膛下部為雙支腿結(jié)構(gòu),爐膛上部聯(lián)通,截面呈長方形。在爐膛左右兩側(cè)對稱布置了4臺旋風(fēng)分離器,每臺旋風(fēng)分離器下部各自對應(yīng)布置1臺外置床換熱器和1臺底灰冷卻器,均對稱布置于爐膛兩側(cè),外置換熱床中布置有過熱器和再熱器受熱面。煙氣通過4臺旋風(fēng)分離器后進(jìn)入尾部受熱面,高溫過熱器、低溫再熱器、省煤器均布置在尾部豎井煙道內(nèi)。鍋爐尾部煙道后部是回轉(zhuǎn)空預(yù)器,然后,煙氣進(jìn)入2臺雙室4電場靜電除塵器,經(jīng)過除塵后的煙氣最后通過兩臺引風(fēng)機(jī)進(jìn)入單管煙囪排向大氣。1.2　運行特點

由于300MW循環(huán)流化床的爐膛截面尺寸較大,這就增大了二次風(fēng)穿透床料射入爐膛中心的阻力。為了解決二次風(fēng)穿透問題,改善爐膛內(nèi)燃料和二次風(fēng)的混合,Alstom采用了褲衩腿型的爐膛結(jié)構(gòu)。

收稿日期:2008-09-15

基金項目:國家“十一五”科技項目(2006BAA03B00)作者簡介:李金晶(1983—),男(漢),貴州,博士研究生。:,-:x-dua..Modelingofa300MWcirculating

fluidizedbedboiler

LIJinjing1,LUJunfu1,LIUShuqing2,

YUEGuangx1i,LIZheng1

(1.KeyLaboratoryforThermalScienceandPowerEngineeringoftheMinistryofEducation,DepartmentofThermalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;2.BeijingTongfangElectronicScience&TechnologyCo.,Ltd.,

Beijing100085,China)

Abstract:Themodelcharacteristicsofthefirstcommercialized300MWcirculatingfluidizedbedboilersimulatorwereanalyzed,with

emphasisonthemodelsforthegas-solidtwophaseflow,heattransferandcombustion.Themassimbalanceinthepant-legsandthehorizontalflowofsolidparticlesintheupperfurnacearethekeycauseofbedinventoryoverturn.Theheattransfermodelisnotonlyphysicallyrealistic,butalsoveryefficient.Theanalysisofthecombustionprocesscanbesimplifiedaccordingtothedifferencesinthereactionratestoincreasethecalculationalspeedwithoutadditionalerror.Examplesimulationsaregiventoillustratethesystem.

Keywords:circulatingfluidizedbedboiler;

simulation;

gas-solid

twophaseflow;heattransfer;coalcombustion

300MW循環(huán)流化床(CFB)鍋爐是目前國際上投入運行的最大容量的循環(huán)流化床鍋爐,至今我國,

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