《燃煤電廠鍋爐流程及燃燒數(shù)值模擬技術(shù)導(dǎo)則》

ICS33.030

CCSA85

團體標準

T/GERSxxx-2024

燃煤電廠鍋爐流程及燃燒數(shù)值模擬技術(shù)導(dǎo)則

Technicalguidelinesforboilerprocessandcombustionnumericalsimulationin

coal-firedpowerplants

（征求意見稿）

2024-xx-xx發(fā)布2024-xx-xx實施

廣東省能源研究會發(fā)布

T/GERSxx-2024

燃煤電廠鍋爐流程及燃燒數(shù)值模擬技術(shù)導(dǎo)則

1范圍

本文件規(guī)定了電站鍋爐燃燒數(shù)值模擬技術(shù)導(dǎo)則。

本文件適用于新建、改建、擴建的電站鍋爐開展數(shù)值模擬計算

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件:不注日期的引用文件其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

GB/T10184電站鍋爐性能試驗規(guī)程

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

數(shù)值模擬numericalsimulation

數(shù)值模擬以電子計算機為手段，通過數(shù)值計算和圖像顯示的方法，達到輔助工程設(shè)計的目的。

4總體要求

4.1本文件規(guī)定了新建或技改電站燃煤鍋爐燃燒數(shù)值模擬方法等。

4.2本文件適用于新建或者技改135MW及以上電站燃煤鍋爐。

5數(shù)值模擬過程

5.1對燃煤電廠開展燃燒數(shù)值模擬，包括三維模型建立、網(wǎng)格劃分、邊界條件設(shè)置、模型選擇、數(shù)值

求解、數(shù)據(jù)后處理、數(shù)值模擬結(jié)果對比驗證等過程。

5.2三維模型建立

根據(jù)鍋爐設(shè)計圖紙，模型建立比例應(yīng)為1:1,包括冷灰斗、燃燒器區(qū)域、鍋爐水冷壁區(qū)域、水平煙

道、尾部豎井區(qū)域等。

5.3網(wǎng)格劃分

鍋爐網(wǎng)格劃分的基本策略是分區(qū)劃分網(wǎng)格，對于結(jié)構(gòu)比較規(guī)則的三維幾何結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用高質(zhì)量的結(jié)

構(gòu)化網(wǎng)格；對難以處理的復(fù)雜結(jié)構(gòu)時，可采用四面體網(wǎng)格和六面體網(wǎng)格相結(jié)合的方法。對于結(jié)構(gòu)不規(guī)則

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和較為復(fù)雜的幾何模型，在劃分網(wǎng)格前先需要對其進行幾何結(jié)構(gòu)分區(qū)，將其分為若干組合結(jié)構(gòu)較為規(guī)則

的三維結(jié)構(gòu)，然后進行網(wǎng)格劃分。

網(wǎng)格數(shù)量要考慮計算結(jié)果的準確性，同時考慮計算時間的要求。對于四角切圓鍋爐，網(wǎng)格數(shù)量宜控

制在300萬以內(nèi)。對于前后對沖鍋爐，在保證計算精度和計算效率時，旋流燃燒器宜單獨進行網(wǎng)格劃分，

整個鍋爐網(wǎng)格數(shù)量宜控制在500萬以內(nèi)。

根據(jù)幾何模型和流動特性，在燃燒器區(qū)域應(yīng)進行網(wǎng)格加密，冷灰斗區(qū)域和遠離主燃燒器區(qū)域的網(wǎng)格

宜稀疏，宜采用不均勻網(wǎng)格，減少網(wǎng)格量。

劃分網(wǎng)格時，要使網(wǎng)格線方向與流動方向保持一致。

5.4邊界條件設(shè)置

進行燃煤電廠燃燒數(shù)值模擬前，進行電廠實際燃用煤的元素分析，獲得煤的元素分析和熱值。根據(jù)

鍋爐廠設(shè)計和現(xiàn)場實際運行情況，獲得一次風(fēng)、二次風(fēng)和三次風(fēng)風(fēng)速、風(fēng)溫等參數(shù)?；谥品巯到y(tǒng)設(shè)計

參數(shù)和實際運行參數(shù)，獲得煤粉的均勻性參數(shù)，包括最大粒徑、最小粒徑，給煤量，分布系數(shù)等參數(shù)。

5.5模型選擇

工程中應(yīng)用中宜選擇雙方程模型中的k模型。揮發(fā)份析出宜采用雙方程模型，焦炭燃燒宜采用

擴散—動力控制燃燒模型。輻射傳熱宜采用P-1輻射模型。

5.6數(shù)值求解

在進行煤粉燃燒數(shù)值模擬時，宜預(yù)先計算得到一定收斂程度的流場，然后開展燃燒和傳熱的計算。

在進行燃燒計算時，宜進行燃燒器區(qū)域點火設(shè)置，一般將點火溫度設(shè)置1800K。

5.7數(shù)據(jù)后處理

數(shù)值模擬完成后，進行流場、溫度場、組分場結(jié)果分析，宜采用Tecplot，origin等數(shù)值模擬后處

理軟件進行數(shù)據(jù)分析。

5.8結(jié)果驗證

數(shù)值模擬結(jié)果應(yīng)進行工程數(shù)據(jù)驗證，驗證數(shù)據(jù)包括：爐膛出口氧量，溫度、飛灰含碳量數(shù)據(jù)。通過

現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果進行對比分析。

6鍋爐燃燒數(shù)值內(nèi)容

6.1低NOx改造前后數(shù)值模擬

鍋爐進行低NOx改造前后，宜進行數(shù)值模擬，為改造前后鍋爐性能評估提供依據(jù)。進行低NOx改造

前后速度場、溫度場、NOx濃度分布規(guī)律，對比分析改造前后流場和溫度場變化，以及NOx濃度變化情

況。

6.2不同負荷下鍋爐燃燒特性數(shù)值模擬

進行變負荷下，鍋爐燃燒過程數(shù)值模擬，獲得煙氣溫度、O2濃度、CO濃度、流場分布規(guī)律，為評估

不同負荷下鍋爐性能提供依據(jù)。

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6.3變氧量下鍋爐燃燒數(shù)值模擬

在鍋爐負荷一定時，進行氧量變化后鍋爐數(shù)值模擬，一般選取2.0%、2.5%、3.0%，分析流場、溫

度、O2濃度、CO濃度變化規(guī)律，為評估變氧量下鍋爐性能提供依據(jù)。

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附錄A

（規(guī)范性）

鍋爐設(shè)計、煤質(zhì)特性、燃燒器設(shè)計參數(shù)

表A.1鍋爐設(shè)計參數(shù)表

序號項目單位B-MCRBRL

1鍋爐蒸發(fā)量t/h1950.21857.3

2過熱器出口蒸汽壓力MPa(a)25.425.3

3過熱器出口蒸汽溫度oC571571

4再熱蒸汽流量t/h1590.41510.5

5再熱器進口蒸汽壓力MPa(a)4.824.57

6再熱器出口蒸汽壓力MPa(a)4.634.40

7再熱器進口蒸汽溫度oC327322

8再熱器進口蒸汽溫度oC569569

9給水溫度oC290286

表A.2煤質(zhì)特性參數(shù)表

項目符號單位設(shè)計煤種校核煤種

碳Car%60.5158.56

氫Har%3.623.36

氧Oar%9.507.20

氮Nar%0.700.79

燃料

硫Sar%0.430.61

特性

灰分Aar%12.5419.87

水分Mt%12.709.61

Mad%

揮發(fā)分Vdaf%36.5632.31

低位發(fā)熱量Qnet.arKJ/kg2280022410

可磨系數(shù)HGI5457.64

變形溫度DToC11001100

灰熔

軟化溫度SToC11501190

點

流動溫度FToC11901270

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表A.3燃燒器設(shè)計參數(shù)（前后對沖鍋爐）

項目單位數(shù)值

爐膛出口過量空氣系數(shù)－1.14

燃燒器區(qū)域過量空氣系數(shù)(設(shè)計值)－0.8

燃燒器區(qū)域過量空氣系數(shù)(推薦范圍)－0.75-0.9

總一次風(fēng)量(含密封風(fēng)