基于CFD的循环流化床锅炉二次风入口结构的改进设计

2 51 8 化 工 进 展 C H E MI C AL I ND US T R Y A ND E NG IN E E R ING P R O GR E S S 2 0 1 3年第 3 2卷第 1 0 期 基于 CF D的循环流化床锅炉二次风入 口结构的改进设计 张吕鸿 ，刘萌萌 ，孙永利 3 ，周雪松 。 ，姜斌 ( 天津大学化工学院，天津 3 0 0 0 7 2 ； 中国昆仑工程公司，辽宁 辽阳 1 1 1 0 0 0 ； 天津大学精馏技术国家工程 研究 中心 ，天津 3 0 0 0 7 2 ) 摘要：由于循环流化床锅炉中二次风穿透深度不够而 存在着炉膛中心供氧不足和流动不均匀的现象，这种气 固流动的不均匀性不仅加重了水冷壁壁面磨损的问题 ，更使得燃烧效率大大降低，成为了制约循环流化床锅炉 大型化发展 的瓶 颈。因此针对传 统循 环流化床锅 炉二 次风射 流问题 ，本文对 某 1 5 0 MW 循环 流化床锅 炉的二次 风入 口结构进行 了改进设计，并采用欧拉双流体模型对改进前后炉内流场进行 了数值模拟和对比分析。结果表 明， 入 口改进后炉膛内部气固流场更加均匀，新的入口结构改善了中心区域“ 欠氧区” 的存在，不仅提高了燃烧效 率并可以减轻壁面的磨损程度 ，同时该结构下二次风以较小的动量即可达到穿透深度的要求，降低了风机的能 耗，从而达到 了节能的效果。 关键词：循环流化床锅 炉；二次风入 口； 内部 流场 中图分类号：T K2 2 4 文献标志码：A 文章编号：1 0 0 06 6 1 3( 2 0 1 3)1 0 2 5 1 8一 O 5 D oI ：1 O 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 0 6 6 1 3 2 0 1 3 1 0 0 4 3 I mpr o ve d CFD d e s i g n f o r s e c o nda r y a i r i n l e t o f CFB bo i l e r Z HANG L # h o n g ，L I UMe n g me n g ，S U N Y o n g l i 3 ， ZHOU Xu e s o n g 2 J I ANG Bi n 。 ( S c h o o l o f C h e mi c a l E n g i n e e r i n g a n d T e c h n o l o g y ，T i a n j i n U n i v e r s i t y ，T i a n j i n 3 0 0 0 7 2 ，C h i n a ；。 C h i n a K u n l u n Co n t r a c t i n g a n d E n g i n e e r i n g Co r p o r a t i o n ， L i a o y a n g 1 1 1 0 0 0 ， L i a o n i n g，Ch i n a ； Na t i o n a l E n g i n e e r i n g Re s e a r c h C e n t e r o f Di s t i l l a t i o n T e c h n o l o g y ，T i a n j i n U n i v e r s i t y ，T i a n j i n 3 0 0 0 7 2 ，C h i n a ) Ab s t r a e t ： T h e i n a d e q u a t e d e p t h o f s e c o n d a r y a i r c a u s e d b o i l e r i n s u ffi c i e n t o x y g e n i n t h e f u rna c e c e n t e r a n d u n e v e n fl o w i n t h e C i r c u l a t i n g F l u i d i z e d B e d( C F B ) T h e u n e v e n fl o w b e t we e n t h e g a s a n d s o l i d p h a s e s n o t o n l y i n c r e a s e d t h e a b r a s i o n o n t h e c o o l i n g wa l l b u t a l s o r e d u c e d t h e c o mb u s t i o n e m c i e n c y ， r e s t r i c t i n g t h e d e v e l o p me n t o f l a r g e s c a l e C F B b o i l e r Ai mi n g a t t h e i n j e c t i o n o f s e c o n d a r y a i r i n C F B b o i l e r ， t h e d e s i g n o f s e c o n d a ry a i r i n l e t f o r a l 5 0 M W CF B b o i l e r wa s i mp r o v e d ，u s i n g E u l e r i a n mul t i p h a s e mod e l t o i nv e s t i ga t e t he flO W fie l d i n t h e f um a c e Th e r e s u l t s s ho we d t h a t t h e i n t e r na I g a s s o l i d flO W fi e l d wa s mo r e e v e n wi t h n e w i n l e t a n d a n o x i c z o n e i n t h e c e n t e r wa s e l i mi n a t e d ， wi t h a g r e a t i mp r o v e me n t o f c o mb u s t i o n e f H c i e n c y a n d r e d u c t i o n o f t h e a b r a s i o n o n t h e c o o l i n g wa l 1 Th e i mp r o v e d d e s i g n a l s o a l l o we d s e c o n d a r y a i r e n t e r t h e f u rna c e wi t h l o we r mo me n r u m wh i c h r e d u c e d t h e e ne r g y c o ns u mp t mn e ne r g y c os t Ke v wo r d s ： CF B b o i l e r ； s e c o n d a r y a i r i n l e t ； i n t e r n a l fl o w fie l d 循 环 流 化 床 锅 炉( c i r c u l a t i o n fl u i d i z e d b e d b o i l e r ，C F B B)因其燃料适用性广、污染物排放低、 燃烧效率高等优点，己被广泛投入商业运行并不断 向着大型化发展f 】 l 。由于锅炉体积庞大，一次进风 难 以满足燃烧需求，在锅炉密相区四壁通常设置多 个二次风进 口来实现分级燃烧，降低污染物排放的 收稿 吕期：2 0 1 3 0 4 1 1 ；修改稿 日期：2 0 1 3 0 5 0 5 。 第一作者：张吕鸿 ( 1 9 6 6 ) ，女，博士，副教授，研究方向为化工传 质与分离工程、计算流体力学。联系人：孙永利，副研究员。E ma i l s u n y o n g l i t