高海拔低气压条件下烟气辐射特性

高原地区特殊的地理环境导致锅炉运行出现出力不足、排烟温度高等一系列问题。采用逐线法(Line-By-Linemethod, LBL),基于HITEMP2010光谱数据库(High-temperaturemolecular spectroscopic database),求解3组不同气压条件下(0.101 325、0.076 622和0.061 655 MPa)空气燃烧方式的烟气吸收系数和总发射率,分析了压力、温度和水蒸气与CO_(2)的摩尔比对烟气辐射特性的影响,改进了灰气体加权和(Weighted-Sum-of-Gray-Gases,WSGG)模型关联式,建立了适用于低气压条件下的WSGG模型参数。结果表明,压力的降低会减小烟气的总发射率,4种工况下压力从0.101 325 MPa下降到0.061 655 MPa时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.093 4、0.084 5、0.091 1和0.084 3。在小行程长度下,摩尔比越大,压力的变化对总发射率的影响越大,而大行程长度下则相反。温度的升高会减小烟气的总发射率,4种工况下,温度从1 000 K升到2 500 K时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.273 6、0.270 5、0.251 5和0.250 5。在小行程长度下,摩尔比越大,温度的变化对总发射率的影响越大,在大行程长度下则相反。摩尔比的增加会增大烟气的总发射率,4种工况下摩尔比从1增加到2时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.088 1、0.100 4、0.088 9和0.100 6。在小行程长度下,温度越高或压力越低,摩尔比变化对总发射率的影响越小,在大行程长度下则相反。改进后的WSGG模型在不同工况下烟气总发射率的最大相对误差为3.67%,相比现有基于常压条件下开发的WSGG模型外推到低压条件的误差有明显降低,表明改进后的WSGG模型更适用于低气压空气燃烧气氛。

烟气再循环对660MW二次再热塔式锅炉燃烧和传热特性影响的数值模拟研究

为给二次再热锅炉设计优化及运行调温提供参考,该文通过数值计算对某660MW二次再热四角切圆塔式锅炉进行研究分析,采用用户自定义函数预测CO对NO_(x)的降低效果,研究烟气再循环对燃烧和传热特性的影响。结果表明,在炉膛上部受热面3种建模方式中,将其简化成平面是最优的。再循环烟气可提高煤粉颗粒的燃尽率。烟气再循环会缩小燃烧器高温区(1565~1700K)范围,提高过热器出口温度。当烟气再循环倍率从0%增加到20%,炉内氧浓度和冷灰斗区域的CO浓度均降低,低温过热器出口NO_(x)浓度从143.69降至94.07mg·m^(-3)(6%O_(2)),水冷壁吸热量占锅炉总吸热量比值降低3.50%,但再热器、过热器和省煤器分别增加2.53%、2.13%和0.54%。在炉膛中心线两侧热流密度分布呈近似对称的特点,主燃区热流密度达到330kW·m^(-2)。烟气再循环技术使水冷壁吸热能力降低,高热流密度区域缩小,提高了锅炉的安全性。

基于数值模拟的燃气工业锅炉热效率预测研究

为解决燃气工业锅炉在工程实际中难以进行热效率测试的问题,本文提出了一种基于数值模拟来预测燃气工业锅炉热效率的方法,可实现任意负荷下锅炉热效率的预测。结果表明:以WNS2-1.25-Q型燃气工业锅炉为例,当锅炉负荷从35%增大至100%时,燃尽室出口烟温从1128.7 K增至1249.0 K,二回程、三回程和节能器烟道对应的高温区域向前延伸。锅炉散热损失随环境温度的升高而减小,随空气流速的升高而增大,且空气流速的影响更显著。额定负荷下该燃气工业锅炉热效率模拟值(94.50%)与实测值(94.04%)偏差为0.49%,表明预测方法可靠。基于模拟结果开发了一款燃气工业锅炉热效率预测软件,拟合得到锅炉热效率与负荷的关系式为y=-0.0015 x^(2)+0.2729 x+81.7813,根据此关系式可便捷预测出任意负荷下的锅炉热效率。这为解决热效率预测问题提供了一种方案,也可指导燃气工业锅炉高效运行和节能改造。

高原燃气锅炉炉膛出口烟温热力计算方法研究

炉膛出口烟温是锅炉设计、校核的重要参数,但目前常用的热力计算方法应用于高原燃气锅炉炉膛出口烟温的计算均有一定局限性,有必要开发适用于高原地区燃气锅炉的热力计算方法。以WNS2-1.25-Q型燃气锅炉为研究对象,基于数值模拟和热力计算相互对比验证的方法,探究了现有热力计算方法用于计算高原燃气锅炉炉膛出口烟温的准确性,进一步分析了海拔高度变化对炉膛出口烟温、辐射换热量和对流换热量的影响。结果表明:相关文献报道中均未给出苏联73标准和《燃油燃气锅炉》一书中简化方法中的核心系数M和C的选取准则,直接应用于高原燃气锅炉炉膛出口烟温的计算有一定的局限性,且和数值模拟结果相比偏差较大;炉膛传热基本方程计算的炉膛出口烟温和模拟值的变化趋势一致,且二者最大偏差在1.5%以内,该热力计算方法可为高原燃气锅炉的设计和优化提供参考;随着海拔的升高,炉膛出口烟温升高,辐射换热量降低,对流换热量升高。