660MW燃煤锅炉屏式过热器壁温特性数值模拟研究

作     者：王涛 周托 吕俊复 吴玉新 张天宇 马有福 WANG Tao;ZHOU Tuo;L Junfu;WU Yuxin;ZHANG Tianyu;MA Youfu

作者机构：上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 清华大学能源与动力工程系北京100084 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2022年第47卷第11期

页      面：3860-3869页

核心收录：

学科分类：080702[工学-热能工程] 0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2019YFE0125900)。 

主　　题：燃煤锅炉 屏式过热器 壁温 数值模拟 耦合计算 

摘      要：在“双碳目标的背景下,燃煤火电机组向更高参数及深度调峰的方向发展,这对于燃煤锅炉的运行提出了更高的要求,防止锅炉受热面热偏差而导致的管壁超温是其中的关键问题之一。因此,精确预测燃煤锅炉受热面的热偏差和壁温对于机组安全、稳定运行意义重大。锅炉受热面的传热及壁温特性主要受到烟气侧和工质侧的共同作用,但在通过数值模拟方法预测热偏差问题时,常将模拟过程和边界条件进行简化处理,较难精准地分析受热面的传热及壁温分布特性。针对以上问题,利用Fluent对660 MW前后墙对冲燃煤锅炉进行了数值模拟,建立了屏式过热器管内、外的耦合传热模型,提出了按管内工质流动方向的顺序计算方法,并基于UDF实现了烟气侧与工质侧的传热耦合计算。研究了外二次风不同旋流角度对屏式过热器传热的影响,获得了同时考虑烟气侧和工质侧的屏式过热器传热及壁温特性。模拟结果表明,屏式过热器各管屏第22号管子出口壁面温度与实测值的相对误差在4%以内;外二次风的旋流角度由15°增加至60°,煤粉气流刚性减弱,燃烧不剧烈,煤粉着火延迟,炉膛火焰面升高,且屏式过热器的温度分布由“两端高、中间低向“两端低、中间高变化;当旋流角度为45°和60°时,屏式过热器的最大壁温分别为945 K和965 K,超过受热面材料的最大允许温度,而当旋流角度为15°和30°时,屏式过热器的最大壁温小于受热面材料的最大允许温度,故最佳旋流角度应选取15°~30°。