锅炉内爆动态模拟与分析

建立锅炉全系统数学模型,对不同结构、不同负荷、不同容量的锅炉进行一系列内爆模拟。结果表明:由于烟道阻力的增大,加装选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝装置后内爆负压增大,增加值接近SCR装置的阻力。由于引风机压头和炉膛内燃烧情况的影响,内爆强度也随着锅炉负荷、锅炉容量的增大而增大。基于一系列的模拟结果,得出炉膛内爆的主要成因是炉膛内燃烧的变化,引风机误操作带来的负面效果是内爆的另一诱因。模拟和分析结果有一定的理论研究价值和实践指导意义。

FGD系统对锅炉内爆的影响研究

随着电站单机容量的增大以及脱硫脱氮装置等的投入,锅炉发生内爆事故的可能性增大。介绍影响锅炉内爆产生的因素,分析了FGD系统对锅炉内爆产生的影响,并提出严格控制火焰的稳定、FGD系统采用轴流式引风机和增压风机,以及在FGD系统停运或者发生保护时避免从主路向旁路快速切换等措施,以减少锅炉内爆产生的几率。

风机对“锅炉内爆”影响的基础理论分析

“锅炉内爆”事故在上世纪70年代,在美国曾经发生过,而中国至今曾未报道过。介绍了“锅炉内爆”的定义并详细地分析了产生的机理。并分别从轴流式引风机和离心式引风机、FGD的增压风机以及双锅炉公用一个FGD系统,增压风机的导叶不同角度的几种情况下,分析了风机可能对造成高负压的原理,以及导致锅炉发生内爆的可能性。通过分析比较,从导致“锅炉内爆”的角度上得出了轴流式风机的安全性要优于离心式风机;FGD系统在主路向旁路切换的过程中,快速切换更加危险;以及双锅炉公用一个FGD系统较锅炉各用一个FGD系统对锅炉负压影响更大等结论。从而为同行进行风机布置时,提供理论依据。

SCR脱硝装置对锅炉内爆影响的数值模拟

建立了包括炉膛、省煤器、SCR脱硝装置、空气预热器、除尘器和引风机等的锅炉全系统三维非稳态数值模型.对烟道内的传热采用换热器模型,换热效率采用NTU方法,用简化的二次函数模拟误操作时引风机的特性曲线.模拟结果和锅炉设计参数吻合较好.分别对有无SCR脱硝装置的系统进行内爆模拟,分析指出内爆是引风机误操作时导致的负压源增大、烟道烟气流量减小引起的减压阻力减小、进风口压力补充的消失、炉膛本身烟气生成量的突减等因素共同作用的结果.引风机的作用只占内爆成因的一部分,SCR脱硝装置引起的内爆强度增大值仅为1 kPa左右,消除了加装SCR脱硝装置可能会大幅度增大内爆强度的疑虑.

脱硫系统对锅炉内爆影响的模拟试验研究

模拟带有脱硫系统电站锅炉的烟风系统,建立了燃气试验炉。试验从4个典型工况来进行,模拟研究脱硫系统对锅炉内爆的影响规律。试验结果表明:快速切断燃料后,炉膛而非引风机入口产生内爆的可能性最大,加装脱硫系统后,使得这一可能性更大;主燃料跳闸后,切断一次风,进气量减少,加大炉膛产生内爆的几率,加装脱硫系统后内爆的几率更大;延时断燃料,炉膛产生的最大负压减少,增设脱硫系统后,必须用更长的时间断燃料才能降低内爆产生的可能性;低负荷下熄火,炉膛产生内爆的可能性降低,增设脱硫系统使得低负荷下内爆可能性增大。

有关风机对“锅炉内爆”影响的研究

上世纪70年代，“锅炉内爆”事故在在美国曾经发生过，中国未曾报道过。本文就“锅炉内爆”的原因并对分别从轴流式引风机和离心式引风机、FGD的增压风机以及双锅炉公用一个FGD系统，增压风机的导叶不同角度的几种情况下，风机可能对造成高负压的原理进行分析，为电站锅炉的内爆事故防范提供参考意见。

锅炉“内爆”的动态模拟和预测

为了对锅炉内爆进行研究,建立了动态数学模型,基于CFD软件平台,首次对锅炉的烟风系统以及锅炉断煤熄火过程进行了数值模拟。模拟分别对0.3 s、0.5 s1、.0 s停煤3个工况进行计算,通过对这3个工况的计算结果进行分析比较,得出了锅炉断煤快慢对锅炉内爆有着很大的影响,停煤越快产生内爆的可能性越大;如果相同的设计最大承受压力下,炉膛产生内爆的可能性最大。同时计算比较了0.01 s停煤和1.5 s停煤压力温度的变化过程,分析得出锅炉内爆产生除了温度下降以外,熄火后的H2O迅速减少同样是造成炉膛内压力波动的一个重要因素等结论,而且断煤越快温度起到的效应越小。

锅炉熄火后压力变化特性的数值研究

以600 MW锅炉原形为计算对象,建立了锅炉全系统三维数理模型,并采用文献[10]试验结果进行验证,两者吻合良好,证明模型是适用的。基于此模型,对熄火后锅炉全系统的温度、组分、压力以及风量变化规律进行了研究,分析锅炉熄火后压力变化规律。研究得出,熄火后,温度下降、水蒸气(H2O)体积减少,CO2体积的减少引起烟气质量的降低、送风不足都导致锅炉负压增大。炉膛温度下降最快,组分变化最剧烈,导致炉膛产生的负压最大,内爆几率最大;采用延时断燃料,可有效减少炉膛的最大负压。

不同条件下熄火后锅炉压力特性的试验研究

建立单引风机布置、负压运行、自吸风式的燃气试验炉,对4种不同燃料熄火工况(快速切断燃料、延时断燃料、快速切断燃料同时关小进气阀门开度、同时快速切断燃料和风机电源)下的锅炉压力特性进行试验研究.研究结果表明:快速切断燃料后,炉膛在0.3s内产生最大负压,系统中炉膛负压波动幅度最大,引风机入口负压波动最小;切断燃料所用的时间越长,炉膛产生的负压越小;切断燃料的同时,进气量减少加大炉膛产生的最大负压值;同时切断燃料和风机电源后,风机对炉膛吸力在熄火瞬间不变,炉膛产生的最大负压不会因为风机断电而减小.