300MW循环流化床的仿真建模

清华大学学报(自然科学版)2009年第49卷第11期

　

CN11-2223/NJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2009,Vo.l49,No.11w19

http://qhxbw.chinajournal.net.cn

　

300MW循环流化床的仿真建模

李金晶,　吕俊复,　刘树清,　岳光溪,　李　政

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(1.清华大学热能工程系,热能动力工程与热科学教育部重点实验室,北京100084;2.同方电子科技有限公司,北京100085)

摘　要:根据国内首台投入商业运行的300MW循环流化

床机组仿真机开发中的建模经验,分析了仿真机中流动、传热和燃烧建模3个方面的关键模型。发现裤衩腿结构炉膛的物料不平衡现象和炉膛上部的物料横向流动是导致翻床的根本原因。认为仿真计算中使用的传热模型应该兼顾反映机理和运算速度。提出根据各种反应的速率快慢应该对煤燃烧过程实行计算解耦,可以在保证计算精度条件下提高计算速度。最后还给出了翻床和外置床调温过程的仿真实例。关键词:循环流化床锅炉;仿真;两相流动;传热;煤燃烧中图分类号:TK224.1

文章编号:1000-0054(2009)11-1813-05

文献标识码:A

stom的双布风板单炉膛结构占有相当比例。与单布风板设计相比,该锅炉在结构上显著不同,在实际运行中也出现了一些新的问题。关于循环流化床锅炉

[1]

的仿真进行过大量的研究。

本文通过对国内第一台投入商业运行的300MW循环流化床机组仿真机建模过程的分析,着重探讨了采用双布风板炉膛结构循环流化床锅炉仿真中的若干重要模型。

1　300MWCFB锅炉结构和运行特点

1.1　结构特点

Alstom公司的300MW循环流化床锅炉技术采用H型对称布置结构。锅炉中心与烟囱中心的连线构成锅炉纵向中心线,锅炉岛主要部件沿中心线对称布置,见图1。锅炉炉膛布置于锅炉房纵向正中间,炉膛下部为双支腿结构,炉膛上部联通,截面呈长方形。在炉膛左右两侧对称布置了4台旋风分离器,每台旋风分离器下部各自对应布置1台外置床换热器和1台底灰冷却器,均对称布置于炉膛两侧,外置换热床中布置有过热器和再热器受热面。烟气通过4台旋风分离器后进入尾部受热面,高温过热器、低温再热器、省煤器均布置在尾部竖井烟道内。锅炉尾部烟道后部是回转空预器,然后,烟气进入2台双室4电场静电除尘器,经过除尘后的烟气最后通过两台引风机进入单管烟囱排向大气。1.2　运行特点

由于300MW循环流化床的炉膛截面尺寸较大,这就增大了二次风穿透床料射入炉膛中心的阻力。为了解决二次风穿透问题,改善炉膛内燃料和二次风的混合,Alstom采用了裤衩腿型的炉膛结构。

收稿日期:2008-09-15

基金项目:国家“十一五”科技项目(2006BAA03B00)作者简介:李金晶(1983—),男(汉),贵州,博士研究生。:,-:x-dua..Modelingofa300MWcirculating

fluidizedbedboiler

LIJinjing1,LUJunfu1,LIUShuqing2,

YUEGuangx1i,LIZheng1

(1.KeyLaboratoryforThermalScienceandPowerEngineeringoftheMinistryofEducation,DepartmentofThermalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;2.BeijingTongfangElectronicScience&TechnologyCo.,Ltd.,

Beijing100085,China)

Abstract:Themodelcharacteristicsofthefirstcommercialized300MWcirculatingfluidizedbedboilersimulatorwereanalyzed,with

emphasisonthemodelsforthegas-solidtwophaseflow,heattransferandcombustion.Themassimbalanceinthepant-legsandthehorizontalflowofsolidparticlesintheupperfurnacearethekeycauseofbedinventoryoverturn.Theheattransfermodelisnotonlyphysicallyrealistic,butalsoveryefficient.Theanalysisofthecombustionprocesscanbesimplifiedaccordingtothedifferencesinthereactionratestoincreasethecalculationalspeedwithoutadditionalerror.Examplesimulationsaregiventoillustratethesystem.

Keywords:circulatingfluidizedbedboiler;

simulation;

gas-solid

twophaseflow;heattransfer;coalcombustion

300MW循环流化床(CFB)锅炉是目前国际上投入运行的最大容量的循环流化床锅炉,至今我国,

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