[发明专利]前后对冲旋流燃烧煤粉锅炉的二次风配风方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及前后对冲旋流燃烧煤粉锅炉技术领域，尤其涉及一种前后对冲旋流燃烧煤粉锅炉的二次风配风方法和一种前后对冲旋流燃烧煤粉锅炉的二次风配风系统。

背景技术

我国的能源结构在较长时期内仍然以煤炭为主。由于大量燃煤被用于发电，所释放的NO_X（氮氧化物）占全国总排量的很大比例，对环境造成了严重的破坏。因此，锅炉燃烧过程中的NO_X排放量应尽量降低。由于我国煤炭长期以来被过度开采，煤炭储备开始显现不足，煤炭供应出现紧张状况。因此，在降低NO_X排放的同时，如何让燃料高效的燃烧，使锅炉燃烧效率提高，也是电厂关心的一个重要问题。

在火力发电中，锅炉运行好坏与炉内空气动力场情况有着紧密联系。较好的炉内空气动力场不仅可以保证锅炉安全可靠地运行，又保证了电厂的经济性。燃烧器是影响炉内空气动力场的关键设备，不同类型的燃烧器在炉内生成不同的空气动力场。燃烧器分为两种：直流燃烧器和旋流燃烧器。直流燃烧器一般应用于四角切圆锅炉，适用于中小型机组；而旋流燃烧器一般应用于对冲旋流燃烧锅炉，应用于大型机组。与直流燃烧器相比，旋流燃烧器的稳燃性好、燃烧经济性高、烟温偏差小、机组大型化等方面具有独特的优势，但NO_X生成量较高，有些机组仍达不到国家排放标准。旋流燃烧器由于煤粉与气流混合强烈，炉内流场过快的温升以及局部过量的氧气，使得煤粉燃烧强度较高，导致氮氧化物大量生成。

在电厂的实际运行中，通过改变二次风配分的方式实现低NO_X排放和改善燃烧效率是一种重要手段。目前对于前后对冲旋流燃烧煤粉锅炉的二次风配风的一般做法是根据人工经验来进行，由于人工经验的准确度并不高，有时会引起炉内燃烧不稳，导致燃烧器出口被烧坏，或局部受热面结焦，严重时还会造成锅炉灭火，降低电厂的安全性和经济性降低；此外，目前的做法无法对锅炉配置合理的二次风，从而影响了锅炉的燃烧效率；并且人工配风的方式会造成在燃烧过程中产生大量的污染物，对环境造成很大的破坏。

发明内容

基于此，本发明提供了一种前后对冲旋流燃烧煤粉锅炉的二次风配风方法和一种前后对冲旋流燃烧煤粉锅炉的二次风配风系统。

一种前后对冲旋流燃烧煤粉锅炉的二次风配风方法，包括以下步骤：

根据前后对冲旋流燃烧煤粉锅炉的设计参数，按照旋流燃烧器、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的结构，建立所述锅炉的网格化结构模型；

根据所述网格化结构模型，建立煤粉燃烧所形成的气相湍流流动过程、气固两项流动过程、辐射传热过程、挥发分析出过程、焦炭燃烧过程和氮氧化物生成过程的数学模型；

根据建立的所述数学模型对煤粉燃烧过程进行模拟，获取所述锅炉内气体浓度分布满足预设指标时燃尽风量占总二次风量的比例；

在所述锅炉运行时，按照所述燃尽风量占总二次风量的比例对所述锅炉进行二次风的配风。

与一般技术相比，本发明前后对冲旋流燃烧煤粉锅炉的二次风配风方法建立与煤粉燃烧所形成的各个理化过程相对应的数学模型，采用数值模拟的方法获取所述锅炉内气体浓度分布满足预设指标时燃尽风量占总二次风量的比例，并按照所述燃尽风量占总二次风量的比例对所述锅炉进行二次风的配风。本发明在数值模拟过程中耗时短，计算成本低，实现过程中不需电厂现场的调控配合，并且模拟结果具有很好的可视性。克服了人工配风所产生的准确度不高，容易会引起炉内燃烧不稳定的问题，提高了锅炉的燃烧效率，同时可大大降低燃烧过程中产生的污染物。

一种前后对冲旋流燃烧煤粉锅炉的二次风配风系统，结构模型建立模块、数学模型建立模块、模拟模块和配风模块；

所述结构模型建立模块，用于根据前后对冲旋流燃烧煤粉锅炉的设计参数，按照旋流燃烧器、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的结构，建立所述锅炉的网格化结构模型；

所述数学模型建立模块，用于根据所述网格化结构模型，建立煤粉燃烧所形成的气相湍流流动过程、气固两项流动过程、辐射传热过程、挥发分析出过程、焦炭燃烧过程和氮氧化物生成过程的数学模型；

所述模拟模块，用于根据建立的所述数学模型对煤粉燃烧过程进行模拟，获取所述锅炉内气体浓度分布满足预设指标时燃尽风量占总二次风量的比例；

所述配风模块，用于在所述锅炉运行时，按照所述燃尽风量占总二次风量的比例对所述锅炉进行二次风的配风。