[发明专利]锅炉改造后不同磨煤机组合下燃烧特性的获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤锅炉技术领域，特别是涉及一种锅炉改造后不同磨煤机组合下燃烧特性的获取方法。

背景技术

随着环境治理的严峻形势，我国对NOx的排放限制将日益严格，国家环境保护部已经颁布了《火电厂氮氧化物防治技术政策》，明确在“十二五”期间将全力推进我国NOx的防治工作。目前国内外电站锅炉控制NOx的技术主要有2种：一种是控制生成，主要是在燃烧过程中通过各种技术手段改变煤的燃烧条件，从而减少NOx的生成量，即各种低NOx技术；二是生成后的转化，主要是将已经生成的NOx通过各种技术手段从烟气中脱除掉，如选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）等。

当电厂NOx排放浓度过高时，可以通过不同的手段来对锅炉进行改造，从而降低NOx的排放浓度。然而，目前来说，还没有一种方法可以模拟锅炉低氮改造后锅炉内的燃烧情况，从而对锅炉低氮改造提供指导和低氮改造后的效果进行全面评价。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种锅炉改造后不同磨煤机组合下燃烧特性的获取方法，采用该方法，可以模拟低氮改造后不同磨煤机组合下锅炉内的燃烧情况。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种锅炉改造后不同磨煤机组合下燃烧特性的获取方法，包括以下步骤：

根据四角切圆燃烧式锅炉的结构特点，将所述锅炉进行网格划分，建立该锅炉的网格化结构模型；所述锅炉的结构为在燃烧器的CCOFA风喷嘴上方设有以水平对冲方式安装的SOFA风喷嘴；

获取所述锅炉的燃烧器参数、边界条件参数和煤粉参数；

根据上述网格化结构模型、燃烧器参数、边界条件参数和煤粉参数，以标准k-ε湍流模型模拟得到气相湍流流动模型、以混合分数/概率密度(Probability Density Function，PDF)函数模型模拟得到组分运输和燃烧模型、以单分数/概率密度（PDF）函数模型模拟得到纯煤燃烧模型、以双分数/概率密度（PDF）函数模型模拟得到污泥掺烧燃烧模型、以颗粒随机轨道模型模拟得到煤粉颗粒运动模型、以双方程平行竞争反应模型模拟得到煤的热解模型、以动力/扩散控制反应速率模型模拟得到焦炭燃烧模型、以P1辐射模型模拟得到辐射传热模型；

利用上述模型，改变锅炉的磨煤机组合，通过模拟计算，获得不同磨煤机组合下锅炉的燃烧特性。

其中，CCOFA风为紧凑型燃尽风，SOFA风为分离燃尽风。

在其中一个实施例中，所述将锅炉进行网格划分的具体步骤包括：以单独划分网格的方式，将该锅炉划分为冷灰斗区域、燃烧器区域、燃烧器上方区域和屏式过热器区域。根据各区域在锅炉运行时所起到的不同作用，将其进行划分，提高了该锅炉网格化结构模型的准确性。

在其中一个实施例中，所述将锅炉进行网格划分的具体步骤包括：将燃烧器区域进行加密，并将燃烧器出口与锅炉的连接面设置为interface（交界面）。通过上述设置，能够提高计算的精度，并且可以防止两个面的网格质量和网格形状差异较大而引起误差。

在其中一个实施例中，建立所述锅炉的结构化网格模型后，以不同精度的网格进行网格无关性检验，选取满足计算精度要求的网格精度。

在其中一个实施例中，所述边界条件包括锅炉内的中心风、一次风、二次风、CCOFA风、SOFA风和周界风的入口边界条件，锅炉内的中心风、一次风、二次风、CCOFA风、SOFA风和周界风的出口边界条件，锅炉壁面边界条件，热交换边界条件；

所述锅炉内的中心风、一次风、二次风、CCOFA风、SOFA风和周界风的入口边界条件均采用质量入口边界条件，该质量入口边界条件参数包括质量流量、风温参数，且均根据设计参数进行设定，其中CCOFA风、SOFA风和周界风的质量入口边界条件参数还根据改变磨煤机组合的工况条件计算得到；

所述锅炉内的中心风、一次风、二次风、CCOFA风、SOFA风和周界风的出口边界条件均采用压力出口边界条件，压力设置优选为-80Pa；

所述锅炉壁面边界条件采用标准壁面方程，无滑移边界条件；

所述热交换边界条件采用第二类边界条件（即温度边界条件），给定预设的壁面温度和辐射率，其中，给定的壁面温度优选为690K，壁面辐射率优选为0.8。

以上述边界条件能够得到更为准确的模拟计算结果。