[发明专利]一种基于数值模拟的循环流化床锅炉磨损分析方法

说明书

本发明提出了一种基于数值模拟的循环流化床锅炉磨损分析方法，根据循环流化床锅炉的结构参数建立锅炉的全尺寸三维模型；对循环流化床锅炉的三维模型进行网格划分，得到锅炉网格模型；在锅炉网格模型的基础上设置符合锅炉实际情况的边界条件；根据锅炉内部的实际运行情况设置模拟仿真计算参数，并添加锅炉内部组分涉及的化学反应式以及相应的化学反应系数；利用CPFD数值模拟方法计算循环流化床锅炉内部的运行参数；根据锅炉内部运行参数计算磨损量。本发明模拟仿真输入的计算数据都是锅炉实际运行时的参数，区别于现有技术的冷态模拟，本发明的模拟仿真属于热态模拟，数值计算结果更加符合锅炉实际运行情况，模拟仿真结果更加真实可信。

技术领域

本发明涉及锅炉磨损技术领域，尤其涉及一种基于数值模拟的循环流化床锅炉磨损分析方法。

背景技术

循环流化床是近几十年来国际上发展起来的一种改进型洁净煤燃烧技术，其主要特色是可燃物体和脱硫的重新运行循环、低温物理燃烧，循环流化床锅炉以其杰出的经济性、高效性和煤种适应力强的优点得到了迅速的发展。

但由于近年来发电利用小时下降，发电成本增加，导致大量燃煤电站循环流化床锅炉不得不掺烧与原有设计煤种煤质差别较大的多种煤料，特别是劣质煤料，致使早期投产的大量循环流化床锅炉出现磨损问题，严重影响循环流化床锅炉长周期稳定运行。在循环流化床锅炉中，有许多部件工作在高温、高浓度固体颗粒不断冲刷环境下，虽然已采取了一些防磨损措施，但循环流化床锅炉的运行结果表明，锅炉设备的磨损仍是十分严重的，经常由于磨损问题造成非必要停炉。因此，进行大型循环流化床锅炉磨损机理的全面研究，将为循环流化床锅炉防磨技术的良好开展奠定稳定基础。

然而由于循环流化床锅炉炉膛复杂的内部结构，采用常规且单一的实验分析方法无法充分地了解分析循环流化床的三维非稳态流动状态，且耗费大量的人力物力，这极大地限制了循环流化床锅炉磨损问题的分析。

发明内容

本发明提出一种基于数值模拟的循环流化床锅炉磨损分析方法，解决了现有技术中采用常规且单一的实验分析方法无法充分地了解分析循环流化床的三维非稳态流动状态，导致磨损分析结果不准确等问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于数值模拟的循环流化床锅炉磨损分析方法，包括以下步骤：

根据循环流化床锅炉的结构参数建立锅炉的全尺寸三维模型；

对循环流化床锅炉的三维模型进行网格划分，得到锅炉网格模型；

在锅炉网格模型的基础上设置符合锅炉实际情况的边界条件；

根据锅炉内部的实际运行情况设置模拟仿真计算参数，并添加锅炉内部组分涉及的化学反应式以及相应的化学反应系数；

利用CPFD数值模拟方法计算循环流化床锅炉内部的运行参数；

根据锅炉内部运行参数计算磨损量。

本发明模拟仿真输入的计算数据都是锅炉实际运行时的参数，区别于现有技术的冷态模拟，本发明的模拟仿真属于热态模拟(考虑到燃料燃烧、化学反应、换热对气固两相流的温度影响)，数值计算结果更加符合锅炉实际运行情况，模拟仿真结果更加真实可信。

作为本发明优选的方案，根据设计图纸和实际勘察对循环流化床锅炉实体三维流体域实际尺寸进行1：1三维建模，得到循环流化床锅炉的三维模型。

作为本发明优选的方案，所述边界条件包括：绝热壁面、进出口和热流交换面；

所述绝热壁面包括卫燃带、旋风分离器壁面；

所述进出口包括燃料进口、进气口、烟气出口；

所述热流交换面包括水冷壁、过热器受热面。