Page 77 - 电力与能源2023年第一期

邓海涛，等：600 MW 锅炉旋流燃烧器结构优化及超低负荷稳燃数值模拟 71

煤粉浓度区域减小。 煤粉浓缩效果变差。
4.2 浓缩器内径缩小数值模拟结果 （2）浓缩器内径缩小为 770 mm 时，燃烧器出
下面主要计算在原始设计的基础上，浓缩器 口流场形式无明显变化，浓缩效果增强，内、外环
内径由 781 mm 缩小为 770 mm 时对燃烧器出口 风量与煤量分配都有变化。由于煤粉的惯性大，
流场的影响，浓缩器内径缩小后，浓缩器处设计速 煤量变化大于风量变化，内环的煤粉浓度增加，因
度由 40 m·s 变成 43 m·s 。 此推荐此方案。
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燃烧器不同截面位置的速度分布与煤粉浓度
5 原 始 结 构 与 浓 缩 器 内 径 缩 小 的 热 态
分布计算结果如图 5 和图 6 所示。由图 5 速度分
计算
布可见，对比原始设计工况，除浓缩器区域速度变
大以外，燃烧器出口区域流场形式无明显变化。 下面主要为燃烧器原始结构与浓缩器内径由

一次风出口区域无明显高值区域，一次风均匀性 781 mm 缩小为 770 mm 时的热态计算，分别计算
相对提高。 了两种结构在 20% 负荷下单只燃烧器的热态计
算，工况说明见表 4。
通 过 原 燃 烧 器 结 构 与 浓 缩 器 内 径 减 小 为
770 mm 时 燃 烧 器 的 热 态 数 值 模 拟 ，分 析 两 种
结 构 对 燃 烧 器 温 度 与 速 度 的 影 响 ，计 算 用 边
图 5 工况 2 燃烧器不同截面位置的速度分布（m·s ） 界 条 件 见 表 5。 表 5 中 ，煤 粉 量 中 不 包 含 蒸 发
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由图 6 煤粉浓度分布可见，由于浓缩器内径 出 的 煤 粉 水 分 。 单 只 燃 烧 器 20%BRL 负 荷 时
变小，浓缩效果提高，一次风出口靠近中心风管的 原 结 构 与 浓 缩 器 内 径 缩 小 后 结 构 燃 烧 器 出 口
高煤粉浓度区域增大。 热 态 温 度 场 和 速 度 场 如 图 7 和 图 8 所 示 。 从
数 值 模 拟 计 算 结 果 来 看 ，浓 缩 器 内 径 收 缩 后 ，
燃 烧 器 出 口 高 温 区 向 近 喷 口 处 移 动 ，温 度 梯

度 变 化 加 快 ，中 心 回 流 区 内 高 温 区 域 明 显 增
多 ，表 明 风 粉 混 合 物 着 火 迅 速 ，并 且 较 原 结 构
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图 6 工况 2 燃烧器不同截面位置的煤粉浓度分布（kg·m ） 提 前 。 20%BRL 负 荷 下 两 种 结 构 燃 烧 器 速 度
4.3 小结 场 整 体 基 本 一 致 ，浓 缩 器 内 径 缩 小 后 ，中 心 回
通过研究浓缩器的尺寸对出口两相流的影 流 区 略 大 。
响，统计燃烧器出口内环与外环风与煤的分配，结
6 结语
果见表 3。在表 3 中：内、外环一次风量为输出统
计数据，已包含煤粉水分；内环与外环划分按分隔 基于对各种燃烧器优化结构的冷、热态数值
环设计尺寸，为假想环，仅为对比分析数据。 模拟计算结果，可以得到如下结论。
（1）浓缩器直段缩短 200 mm，对出口速度分 （1）低负荷运行工况下，浓缩器内径缩小后的
布无明显影响，内、外环风量基本无变化，内环煤 结构燃烧器喷口附近高温区域面积增大，煤粉着
粉因此由原始工况的 0.485 3 变小为 0.471 7，内环 火提前，有利于低负荷状态下的稳定燃烧。

表 3 浓缩器结构尺寸变化计算结果 kg·s -1
原设计 工况 1 工况 2
参数
风量 煤量 风量 煤量 风量 煤量
内环/（kg·s ） 4.098 4 1.989 0 4.083 6 1.926 2 4.152 1 2.214 2
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外环/（kg·s ） 3.794 6 0.939 8 3.808 9 1.002 7 3.740 4 0.714 7
-1
内环煤风比 0.485 3 0.471 7 0.533 3