电站锅炉飞灰可燃物含量预报的数学模型研究
大型燃煤电厂锅炉的安全性和经济性一直是电厂运行人员和锅炉设计人员关心的重要问题。锅炉飞灰可燃物含量是反映火力发电厂燃煤锅炉燃烧效率的主要经济指标和技术指标之一，直接反映锅炉燃烧效果的好坏，也是电厂开展运行经济考核、计算锅炉效率一项必不可少的原始数据。及时而准确的预报飞灰可燃物含量，不仅有利于指导燃烧调整以降低煤耗，还有利于提高机组运行的安全性。所以深入研究飞灰含碳量变化的成因及影响因素，即时准确的预测出炉膛不同高度处的飞灰可燃物含量对优化燃烧调节和锅炉设计计算都是非常有益的，具有重要的理论意义和实际工程应用价值。
本文以煤粉在炉内的燃烧和传热过程为研究对象，通过合理简化流动、燃烧、传热等过程，建立了沿炉膛高度的炉内一维流动、燃烧、传热模型，实现了燃烧和传热的自动耦合计算，得到了煤粉锅炉飞灰可燃物含量预报的通用数学模型。其中燃烧模型采用了基于傅维标老师提出的确定煤焦燃烧反应动力学参数的新方法的煤焦燃烧速率计算方法，充分考虑了煤种对飞灰含碳量的影响，并结合工程实际，引入了灰壳覆盖因子，来修正焦炭颗粒表面的灰壳对其燃烧速率的影响；传热模型主要考虑了介质流动携带的热量即烟气对流项以及辐射换热，其中辐射换热模型是根据工程计算的实际需要，以炉内辐射换热的基本公式为依据，以黑度计算为基础的面面交换辐射模型，这种工程简化模型在保证合理工程计算精度的前提下大大减少了计算量。
在此基础上用MATLAB设计了通用计算程序，通过此程序输入锅炉结构参数、煤质特性参数以及部分运行参数就可即时准确的计算出某工况下炉内温度、煤粉燃尽率和飞灰含碳量沿炉膛高度的一维分布。该通用计算程序可用于各种四角切圆煤粉锅炉的模拟计算，具有很高的通用性，只需改变锅炉结构参数、煤质特性参数以及部分运行参数就可模拟锅炉在不同工况下、燃用不同煤质时的燃烧传热过程来进行炉内参数的预测。
然后用本文的计算模型对国产的300MW四角切圆燃烧的贫煤和烟煤锅炉分别进行了计算，并与试验数据进行了对比，证明该模型的计算结果与锅炉实际运行数据之间的误差在工程计算允许误差范围内，能够较为准确的预报煤粉炉的实际运行状况。
最后以贫煤锅炉为例，通过模拟仿真计算得到了过量空气系数、煤粉细度、煤粉颗粒均匀程度、负荷、煤质、热风温度和风粉混合程度对炉内温度和炉膛出口飞灰含碳量的定量影响，并从炉内的燃烧和传热角度出发在理论上对这些影响因素进行了分析，从而在理论上为锅炉设计和运行参数的选取提供了依据和指导。
锅炉;飞灰可燃物含量;辐射换热;数值计算;通用模型
山东大学
硕士
热能工程
黄新元
2006
中文
TK224.1
66
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）