回转式空预器内部温度场的数值计算

第37卷 第9期2009年9

月Vo.l37 No.9Sept. 2009

回转式空预器内部温度场的数值计算

梁海文,邱凤翔,姚学忠,司风琪,徐治皋

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(1.东南大学能源与环境学院,南京 210096;2.大唐淮南田家庵发电厂,安徽淮南 232007)

摘 要:采用了基于空预器换热模型的数值计算方法来求解空预器内部温度场。针对双分仓回转式空预器的传热机理与特点,建立了三维对流换热模型并利用有限容积法进行求解。除此之外,建立了回转式空预器入口前的烟气与空气通道模型,得到了在不同半径处的对流换热模型的入口速度与温度条件。对典型300MW双分仓回转式空预器的计算实例表明,数值方法的计算结果与试验结果吻合,是实现空预器冷端金属温度监测的有效可行的方法,能够为回转式空预器的经济运行提供有力指导。关键词:回转式空预器;温度场;数值方法

作者简介:梁海文(1985-),男,硕士研究生,主要研究方向为火电机组运行优化与计算机控制仿真。中图分类号:TM621.2;TK223.3+4;TK12 文献标志码:A 文章编号:1001-9529(2009)09-1614-05

Numericalcalculationofinnertemperaturefieldsofrotaryairpreheaters

LIANGHai-wen1,QIUFeng-xiang1,YAOXue-zhong2,SIFeng-qi1,XUZhi-gao1(1.SchoolofEnergyandEnvironment,SoutheastUniv.,Nanjing210096,China;

2.DatangHuainanTianjiacanPowerPlant,Huainan232007,China)

Abstract:Thenumericalmethodbasedontheheattransfermodelofrotaryairpre-heaterswasadoptedtocalculatetheinnertemperaturefieldoftherotaryairpreheater,anda3-Dconvectiveheattransfermodelwasestablishedtocalcu-latethemetalandfluidtemperaturefieldsinsidethedua-lsectionalrotaryairpreheateronsteadyconditionbyusingthefinitevolumeapproach.Besides,bymodelingandcalculationofthefluegasductandairduct,theinlettempera-tureandvelocityconditionswereobtained,makingitpossibletocalculatethetemperaturefieldofdifferentradiallo-cations.Thecalculationexampleofatypical300MWdua-lsectionalrotaryairpreheatershowedthatthenumericalcalculationresultsareconsistentwithexperimentalresults,indicatingthatthenumericalmethodisfeasibleandrelia-bletorealizesupervisionofcoldendmetaltemperatureandcanprovideusefulguidanceforeconomicoperationofro-taryairpreheaters.

Keywords:rotaryairpreheater;temperaturefield;numericalcalculation

回转式空气预热器是高参数机组锅炉尾部的重要受热面,其连续可靠运行与机组的安全性与

经济性密切相关。在实际运行中,回转式空预器存在低温腐蚀、漏风较高和堵灰等问题,这些问题与空预器内部温度场密切相关。由于实际运行中不便于在空预器内部布置测点,为此,有必要对空预器内部金属板和流体的温度场进行理论研究。

对于空预器内部温度场的求解,国内进行了大量的研究工作,但目前尚没有可行的模型与方法实现空预器内部温度场的完全三维仿真。文献[1]提出了求解回转式空预器内部温度场的解析)数值法,求解过程较为复杂,计算量较大;文献[2]采用三分仓回转式空预器建立模型,得到了简化的计算模型;文献[3]则对空预器金属板

的温度进行了试验研究,给出了实验结果;文献[4]导出了计算空预器内部温度的数学模型,给出了进行数值求解的递推公式;文献[5]利用解析方法对空预器进行了换热计算;文献[6]对空预器做了建模仿真,能够实现空预器整体指标的计算。

本文采用数值方法求解了双分仓空预器稳态工况下未投用暖风机时内部温度场的完全三维分布,建立了空预器内部的典型换热单元以及空预器入口前的烟气与空气通道的数学模型,以后者的出口速度与温度作为前者的入口条件,经过求解,可以得到稳态工况下空预器内部任意一点处的流体与金属板温度,实现了内部温度场的完全三维监测。

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