洁净煤技术

作者：邓晓川, 胡龙彬, 李斌, 方芳

关键词：低温省煤器,多孔介质,流场模拟,烟道优化

由于双进气烟道结构复杂，对低温省煤器内的烟气流场分布有很大影响。为了提高双进气烟道结构的低温省煤器内部气流分布均匀性，从而保证换热效率，降低设备故障率，通过计算流体力学（CFD）数值模拟技术，采用标准k-ε模型，以多孔介质模型替代结构复杂的翅片换热管的方法，对某1 000 MW燃煤机组低温省煤器及其双进气烟道内的流场分布进行数值模拟与结构优化研究。为了确保模拟结果更接近实际情况，在不同工况条件下，对低温省煤器及其烟道对应测点的烟气压力损失进行了测量和数值模拟计算，获得了可靠的模型边界参数。低温省煤器烟道结构优化前的测量值与数值模拟对应的压力损失值的偏差控制在-23～31 Pa，验证了数值模型的准确性。优化低温省煤器及其烟道的结构后，利用建立的模型进行流场模拟，根据气流均匀性评判方法（RSM法），在不同锅炉负荷对应烟道入口流速3.7、6.1、8.5、9.7、12.2 m/s工况下，分别对低温省煤器优化前后的翅片管换热区入口截面流场速度均匀性进行评价。经过多次流场数值模拟，结果显示结构优化前，烟道入口烟气流速达5.3 m/s时，原结构的低温省煤器换热区入口截面的气流分布已不合格，且随着锅炉负荷增加，该截面的气流均匀性变得更差。结构优化后，随烟气流速增大，低温省煤器换热区入口截面的气流分布均匀性有所变差，但都保持在气流分布优秀的范围（σ≤10%），换热区入口截面的气流分布均匀性明显提升。数值模拟结果表明烟道弯头与直段烟道不等径、扩散弯头及导流板设置不合理是造成流场分布不均匀的主要原因。通过结构优化，将竖直烟道上下2个弯头改变为与竖直烟道等径的弯头，并合理设置导流板，使得该低温省煤器竖直烟道中气流向内侧偏移现象明显减弱，竖直烟道上弯头顶部气流流量过少，底部气流流速过快的现象也明显减弱，低温省煤器换热区入口气流均匀性明显提升。分析认为在烟道转弯处，选择与直段烟道等径的弯头，有利于提升烟道内气流分布的均匀性。烟道转弯后又需连接扩散烟道时，烟道先等径转弯一段距离后再连接扩散烟道，有利于提升烟道内气流分布的均匀性。

来源：2019年第06期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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