1000MW超临界锅炉燃烧特性多工况数值模拟研究

本研究聚焦于"1000MW超超临界锅炉炉内燃烧数值模拟"，由华中科技大学煤燃烧国家重点实验室与山东电力研究院合作进行。报告基于CFD软件Fluent，针对DG3000/26.15-Ⅱ1型1000MW超临界锅炉进行了深入的数值模拟分析。研究重点在于考察锅炉在多种工况下的性能，包括变氧量、燃尽风量、燃烧器出力不均、磨煤机组合以及变负荷对燃烧特性的影响。 在BMCR工况下，锅炉表现出良好的燃烧效率，设计煤种的飞灰可燃物含量较低，NOx排放量也相对较低。壁面热负荷主要集中在上层燃烧器和燃尽风之间的区域，热负荷分布均匀。然而，前后墙上层燃烧器区域和燃尽风间区域由于氧量较低，存在结渣的风险，而侧墙水冷壁则不易出现严重结渣。 氧量对燃烧过程有显著影响：随着氧量增加，煤粉燃尽率提高，飞灰含碳量降低，燃烧效率上升，但最佳氧量范围在3.0到3.5之间。NOx排放量随氧量增加而增加，同时下炉膛出口烟气温度降低，有助于减少屏过热器的挂渣问题。然而，过度增加氧量会导致壁面最大热负荷区域扩大和热负荷增加。 燃尽风量的变化对燃烧特性也有很大影响：当燃尽风量超过700t/h，煤粉燃尽率显著下降，飞灰含碳量增加，燃烧效率降低；NOx排放初期可能降低，但过多的燃尽风可能导致屏过热器挂渣风险增大。当燃尽风量达到1200t/h，屏过热器挂渣倾向显著；壁面热负荷最大值随燃尽风量增加而减小，热负荷区域位置上移，反映了煤粉燃尽过程延后。 燃烧器出力的不均对燃烧效率和NOx排放的影响较小，主要体现在煤粉燃尽率和飞灰含碳量上，而烟气温度和壁面热负荷基本保持稳定。这种情况下，尽管壁面热负荷偏差较小，但下炉膛出口烟温可能会有所差异。 在不同运行模式下，如对比ABCDEF与ABCDE模式，前者显示出更高的煤粉燃尽率、更低的飞灰含碳量和基本稳定的NOx排放，表明合理的燃烧工况对锅炉性能优化至关重要。这些数值模拟结果为理解和优化此类锅炉在实际运行中的燃烧特性提供了宝贵的数据支持，对于锅炉燃烧调整和优化运行具有实际指导意义。