超超臨界燃煤發(fā)電是目前最為切實(shí)可行的節(jié)能減排發(fā)電技術(shù)。超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組具有較高的熱效率、較低供電的煤耗、以及超低排放等特點(diǎn),因而受到廣泛使用。但在實(shí)際的運(yùn)行中,由于煤種、負(fù)荷變化鍋爐運(yùn)行經(jīng)常偏離設(shè)計(jì)工況,缺少科學(xué)的優(yōu)化指導(dǎo)方法,僅憑運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)風(fēng)門開度,在一些條件下低NOx燃燒技術(shù)與提升鍋爐熱效率之間存在矛盾,會(huì)導(dǎo)致風(fēng)門開度偏離最佳組合,難以實(shí)現(xiàn)在提高熱效率的同時(shí),有效控制污染物排放;同時(shí)常規(guī)的測量技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)對爐膛的高溫區(qū)域進(jìn)行測量,導(dǎo)致運(yùn)行人員無法及時(shí)、準(zhǔn)確的了解爐內(nèi)的燃燒狀況。針對此問題,本文對超超臨界墻式切圓鍋爐配風(fēng)優(yōu)化開展了相關(guān)研究,旨在掌握鍋爐風(fēng)量的分配規(guī)律以及配風(fēng)對爐內(nèi)燃燒過程和污染物排放的影響規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上提出了風(fēng)門開度的優(yōu)化方法。建立了660MW超超臨界墻式切圓鍋爐的三維數(shù)理模型。物理模型上構(gòu)建了完整的二次風(fēng)風(fēng)道及各風(fēng)門擋板,旨在研究風(fēng)道結(jié)構(gòu)以及擋板開度對風(fēng)量分配的影響;同時(shí)在爐膛上部構(gòu)建了完整的受熱面,旨在準(zhǔn)確計(jì)算煙氣與受熱面的換熱量,并獲得準(zhǔn)確的爐膛出口煙溫。數(shù)學(xué)模型上,采用Realizable k-?雙方程湍流模型模擬氣相湍流流動(dòng),隨機(jī)軌道模型描述煤粉顆粒的運(yùn)動(dòng),P-1輻射模型來描述爐內(nèi)輻射換熱,雙步競爭反應(yīng)反應(yīng)模型描述揮發(fā)分的析出,動(dòng)力-擴(kuò)散模型模擬焦炭燃燒,混合分?jǐn)?shù)/概率密度函數(shù)模型模擬氣相湍流燃燒。本文研究了風(fēng)門擋板的阻力特性以及擋板開度對風(fēng)門流量的影響。在此基礎(chǔ)上,以風(fēng)門擋板開度作為配風(fēng)調(diào)節(jié)的手段,在BMCR負(fù)荷下,探究了當(dāng)過量空氣系數(shù)為1.10、1.15、1.20和1.25時(shí),一次風(fēng)入爐風(fēng)速為20m/s、23m/s、26m/s和29m/s時(shí),附加燃盡風(fēng)風(fēng)門開度為10%、40%、70%和100%,配風(fēng)方式為正寶塔配風(fēng)、均等配風(fēng)、倒寶塔配風(fēng)以及縮腰配風(fēng)時(shí),周界風(fēng)風(fēng)門開度為25%、35%、45%和55%時(shí),磨煤機(jī)組合為ABCDEF、ABCDE、ABCEF、ABDEF、ACDEF以及負(fù)荷為660MW、560MW、460MW時(shí),鍋爐爐內(nèi)燃燒特性和污染物排放特性的變化規(guī)律。依據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果,結(jié)合電廠實(shí)際運(yùn)行情況,設(shè)計(jì)了100組數(shù)值試驗(yàn),獲得各工況下爐內(nèi)速度場、溫度場、組分濃度場的分布,以及高溫過熱器出口溫度、組分濃度和飛灰含碳量,為構(gòu)建鍋爐燃燒特性的模型提供數(shù)據(jù)。在數(shù)值試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,提出了鍋爐高效低污染燃燒的配風(fēng)優(yōu)化方法。建立了融合實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)和數(shù)值試驗(yàn)數(shù)據(jù)的樣本數(shù)據(jù)庫,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了以負(fù)荷、過量空氣系數(shù)、煤質(zhì)特性、配風(fēng)方式等變量作為輸入,鍋爐燃燒效率、NOx含量作為輸出的鍋爐燃燒特性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,并采用遺傳算法完成了鍋爐高效低污染配風(fēng)優(yōu)化�；跀�(shù)值試驗(yàn)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和遺傳算法優(yōu)化方法構(gòu)建了“鍋爐配風(fēng)優(yōu)化系統(tǒng)”,并嵌入對象鍋爐的DCS系統(tǒng),在現(xiàn)場成功投運(yùn)。通過對對象鍋爐進(jìn)行性能測試試驗(yàn),系統(tǒng)的可靠性、有效性得到了進(jìn)一步驗(yàn)證。結(jié)果表明:在600MW、500MW、400MW時(shí),系統(tǒng)投運(yùn)后鍋爐熱效率分別提高0.50%、0.51%、0.52%,NOx含量分別減少10.51%、16.68%、16.72%。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM621.2
【部分圖文】：

課題研究技術(shù)路線

圖 2-1 鍋爐結(jié)構(gòu)與燃燒器布置2.2.2 燃燒設(shè)備鍋爐的制粉系統(tǒng)為中速磨正壓直吹系統(tǒng)，磨煤機(jī)共 6 臺。BMCR 時(shí) 5 臺投運(yùn)，一臺備用。磨煤機(jī)出口煤粉細(xì)度 R90=19.6%。每臺磨帶一層燃燒器，每根一次風(fēng)管道供至一只燃燒器。燃燒器采用墻式切圓燃燒大風(fēng)箱結(jié)構(gòu)，全擺動(dòng)燃燒器。共設(shè)六層濃淡一次風(fēng)口，三層油風(fēng)室，十層輔助風(fēng)室，一層燃盡風(fēng)室。整個(gè)燃燒器與水冷壁固定連接，并隨水冷壁一起向下膨脹，燃燒器共 24 組，布置于四面墻上，形成一個(gè)大切圓。燃燒器共 6 層煤粉噴口，每層與 1 臺磨煤機(jī)相配，主燃燒器采用低 NOX 的煤粉燃燒器，每只煤粉噴嘴中間設(shè)有隔板，以增強(qiáng)煤粉射流剛性，在主燃燃燒器的上方為 OFA 噴嘴，在距上層煤粉噴嘴上方約 6.0m 處有四層附加燃盡風(fēng) AA（AdditionalAir）噴嘴，角式布置，它的作用是補(bǔ)充燃料后期燃燒所需要的空氣，同時(shí)既有垂直分級又有水平分級燃燒達(dá)到降低爐內(nèi)溫度水平，抑制 NOx 的生成，此 AA 風(fēng)與 OFA 風(fēng)一起構(gòu)成低 NOX 燃燒系統(tǒng)。

(a)鍋爐整體網(wǎng)格示意圖 (c)附加燃盡風(fēng)區(qū)域截面網(wǎng)格示意圖圖 2-2 計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格劃分示意圖2.5 模型的分析與驗(yàn)證本節(jié)深入分析了風(fēng)門擋板的阻力特性，以及擋板開度對風(fēng)門流量的影響在此基礎(chǔ)上提出了一種計(jì)算二次風(fēng)流量的方法，最終通過與工程試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)比，驗(yàn)證了建立模型的可靠性。2.5.1 數(shù)理模型的分析1）、二次風(fēng)流動(dòng)阻力分析圖 2-3 為二次風(fēng)風(fēng)道結(jié)構(gòu)圖，二次風(fēng)由送風(fēng)機(jī)送入，經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱入二次風(fēng)風(fēng)道，二次風(fēng)風(fēng)道分為 A、B 兩側(cè)，在側(cè)墻兩側(cè)又分流，一部分進(jìn)部附加燃盡風(fēng)風(fēng)道，另一部分進(jìn)入燃燒器風(fēng)箱，再由不同風(fēng)室流入爐內(nèi)形成切由圖 2-4 可以看出，二次風(fēng)從送風(fēng)機(jī)到進(jìn)入爐膛的壓降△P，主要分為 6 個(gè)部第一部分為流經(jīng)空預(yù)器產(chǎn)生的局部阻力引起的壓降△P1；第二部分為二次風(fēng)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2809012