CN103335327A - 煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量方法与系统，将实际的煤粉锅炉模型化，并对模型进行网格划分，再采用FLUENT软件模拟各种燃尽风量下改烧烟煤煤粉锅炉的燃烧过程，进而测量表征燃烧特性的各项参数，比较各项参数，可得出不同燃尽风量对改烧烟煤煤粉锅炉燃烧特性的影响，为改烧烟煤的煤粉锅炉改造提供了依据，且不需要进行现场试验，省去了试验装置开支，相比传统的试验方法更灵活、准确性更高。

Description

煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量方法与系统

技术领域

本发明涉及火力发电技术领域，特别是涉及一种煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量方法与系统。

背景技术

随着我国国民经济的迅速发展，全国各地的用电量越来越大，对煤的需求量也越来越多，电煤的生产和运输与用电需求的矛盾越来越突出，已经成为制约我国当前经济发展的瓶颈，引起了广泛关注。2006年我国煤炭消耗23.4亿吨，比2000年增长了近11亿吨，从而造成煤炭的供应紧张；与此同时，随着全国范围内煤价的不断上涨，造成发电成本不断增加，为降低发电成本，电厂纷纷开始寻找低价位煤种，这就造成多数电厂很难保证长期燃用单一的设计煤种；另外，我国煤炭资源分布不平衡，新疆、内蒙、山西和陕西的煤炭资源占全国资源的81.3%，南方90%的煤又集中在云南、贵州和四川，而我国煤炭消耗主要集中在东部和南方，使得北煤南运，西煤东运，因运力的严重不足等多种因素，导致很多电厂必须对锅炉进行掺烧甚至改烧^]；此外，煤炭消费又是导致我国SO₂排放的主要原因，全国80%以上的SO₂排放来自于燃煤排放，2005年全国的SO₂排放量为2549万吨，比2000年增加了27%，大量的SO₂排放已经使我国l/3的国土面积沦为酸雨区，能源消费也是造成我国温室气体排放的主要原因，因此我国也面临着越来越大的要求减排温室气体的国际压力。

广东省是一个煤炭匮乏的省份。2006年，广东煤炭行业集体退出，已无煤炭生产，全年全省调进原煤总量7651.64万吨标准煤，其中外省调入6754.97万吨标准煤，国外进口896.67万吨标准煤，所以广东省内的电厂很早就开始燃用非设计煤种，在锅炉掺烧非设计煤种方面做了大量的工作（如湛江电力有限公司），取得了一些好的经验。但由于客观条件的限制，掺烧的依据基本采用的是煤中各成分简单的算术加和法，该方法对部分煤质的燃烧特性、灰熔融特性接近的煤种是基本可行的，但对煤的燃烧特性或灰特性差异较大时，该方法科学依据的不足性就凸现出来，影响了锅炉运行的安全性和经济性。与此同时，长期燃烧、掺烧劣质煤种带来的温室气体、NOx和SOx等污染物排放也是引起广泛关注的一大问题。因此，对于长期燃用非设计煤种的电厂，为了增强大型火电厂对煤种的适应性，降低发电成本，提高电厂的经济性和安全性，众多电厂不得不开始对锅炉进行系统改造来满足要求。例如天津大港发电厂对300MW机组进行了改造，改烧烟煤取代原有的贫煤设计煤种，取得了良好效果；又如云浮发电厂针对来煤煤质变化大所带来的一系列问题，对锅炉系统的燃烧器区域和制粉系统进行了改造，达到了预期的效果。

改烧烟煤的同时需要对锅炉做出相应改造，而改造的依据是改烧烟煤后锅炉燃烧特性的变化，其中燃尽风量又特别影响着锅炉燃烧特性的变化及锅炉的改造，因此，对各种燃尽风量下改烧烟煤煤粉锅炉燃烧特性的测量研究迫在眉睫。

发明内容

基于上述情况，本发明提出了一种煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量方法与系统。

一种煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量方法，包括步骤：

建立煤粉锅炉的模型；

对所建立的模型进行网格划分；

采用FLUENT软件对各种燃尽风量下改烧烟煤的煤粉锅炉的燃烧过程进行模拟；

通过所模拟的燃烧过程，测量各种燃尽风量下的锅炉炉膛出口参数和沿炉膛高度分布参数，得到各种燃尽风量下改烧烟煤后煤粉锅炉的燃烧特性。

一种煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量系统，包括：

模型建立单元，用于建立煤粉锅炉的模型；

网格划分单元，用于对所建立的模型进行网格划分；

数值模拟单元，用于采用FLUENT软件对各种燃尽风量下改烧烟煤的煤粉锅炉的燃烧过程进行模拟；

参数测量单元，用于通过所模拟的燃烧过程，测量各种燃尽风量下的锅炉炉膛出口参数和沿炉膛高度分布参数，得到各种燃尽风量下改烧烟煤后煤粉锅炉的燃烧特性。

本发明煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量方法与系统，将实际的煤粉锅炉模型化，并对模型进行网格划分，再采用FLUENT软件模拟各种燃尽风量下改烧烟煤煤粉锅炉的燃烧过程，进而测量表征燃烧特性的各项参数，比较各项参数，可得出不同燃尽风量对改烧烟煤煤粉锅炉燃烧特性的影响，为改烧烟煤的煤粉锅炉改造提供了依据，且不需要进行现场试验，省去了试验装置开支，相比传统的试验方法更灵活、准确性更高。

附图说明

图1为本发明煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量方法的流程示意图；

图2为本发明煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明对某电厂贫煤锅炉改烧烟煤后的燃烧过程进行数值模拟，以便测量燃烧特性。下面首先对该电厂设备和数值模拟方法进行介绍。

锅炉设备概况

表1湛江电力有限公司3号锅炉主要设计参数

表2燃烧器设计参数

项目	风率%	风速m/s	风温℃
				一次风	15	22.7	243
二次风	56.1	46.5	350
				三次风	19	56.1	120
一次风周界风	4	40	350
				三次风周界风	1.9	10.8	350
炉膛漏风	4	--	冷风

表3设计煤常规分析数据

表4湛江电力有限公司实际来煤与设计煤种的特性比较

煤种	Qnet,ar/(MJ·kg-1)	Car/%	Vdaf/%
				设计煤种	23.289	61.75	10.0
实际燃煤	18.8～24.0	52.0～66.5	4.5～30.0

计算网格和计算方法

根据燃烧器出口的流动特性，作为锅炉燃烧器入口边界条件，构建求解区域并进行网格划分，在炉膛出口增加4m的水平和4m的收缩段，以在出口处获得充分发展流。为了获得高质量的计算网格，采用分区网格划分方法，采用结构化六面体网格，为了准确模拟燃烧器出口空气动力场，燃烧器入口区域需要进行网格局部加密，总的网格数为200万。

求解器的选择

FLUENT提供了分离式和耦合式两类求解器，而耦合式又分为隐式和显式两种。

分离式求解器(segregated solver)是顺序地、逐一地求解各方程(关于u、v、w、p和T的方程)。也就是先在全部网格上解出一个方程(如u动量方程)后，再解另外一个方程(如v动量方程)。由于控制方程是非线性的，且相互之间是耦合的，因此，在得到收敛解之前，要经过多轮迭代。每一轮迭代由如下步骤组成：

(1)根据当前的解的结果，更新所有流动变量。如果计算刚刚开始，则用初始值来更新。

(2)按顺序分别求解u、v和w动量方程，得到速度场。在计算时，压力和单元界面的质量流量使用当前的已知值。

(3)因第(2)步得到的速度很可能不满足连续方程，因此，用连续方程和线性化的动量方程构造一个Poisson型的压力修正方程，然后求解该压力修正方程，得到压力场与速度场的修正值。

(4)利用新得到的速度场与压力场，求解其他标量(如温度、湍动能和组分等)的控制方程。

(5)对于包含离散相的模拟，当内部存在相间耦合时，根据离散相的轨迹计算结果更新连续相的源项。

(6)检查方程组是否收敛。若不收敛，回到第(1)步，重复进行。

耦合式求解器(coupled solver)是同时求解连续方程、动量方程、能量方程及组分疏运方程的耦合方程，然后，再逐一地求解湍流等标量方程。由于控制方程是非线性的，且相互之间是耦合的，因此，在得到收敛解之前，要经过2迭代。每一轮迭代由如下步骤组成：

(1)根据当前的解的结果，更新所有流动变量。如果计算刚刚开始，则用初始值来更新。

(2)同时求解连续方程、动量方程、能量方程及组分输运方程的耦合方程组(后两个方程视需要进行求解)。

(3)根据需要，逐一地求解湍流、辐射等标量方程。注意在求解之前，方程中用到的有关变量要用前面得到的结果更新。

(4)对于包含离散相的模拟，当内部存在相间耦合时，根据离散相的轨迹计算结果更新连续相的源项。

(5)检查方程组是否收敛。若不收敛，回到第(1)步，重复进行。

两种求解器都适用于从不可压到高速可压的很大范围的流动，但总的来讲，当计算高速可压流动时，耦合式求解器更具有优势。耦合式求解器常常可以很快收敛，但所需要的内存大约是分离式求解器的1.5到2倍。

此外，分离式求解器中提供的几个物理模型，在耦合式求解器中是没有的。这些物理模型包括：流体体积模型(VOF)、多相混合模型、欧拉混合模型、PDF燃烧模型、预混合燃烧模型、指定质量流量的周期流动模型、周期性热传导模型和壳传导模型等。

由于本发明将运用PDF燃烧模型模拟锅炉燃烧，且计算机硬件配置有限，故选择分离式求解器。

算法的选择

FLUENT中提供了三种算法：SIMPLE算法、SIMPLEC算法和PISO算法。SIMPLEC和PISO算法具有较快的收敛速度，相对于SIMPLE算法的计算时间减少30%～50%。FLUENT用户手册推荐，对于瞬态问题，PISO算法具有明显的优势，而对于稳态问题，可选择SIMPLE系列算法。本发明选用SIMPLE算法。

SIMPLE算法的基本思想可描述如下：对于给定的压力场(它可以是假定的值，或是上一次迭代计算所得到的结果)，求解离散形式的动量方程，得出速度场，因此，必须对给定的压力场加以修正。修正的原则是：与修正后的压力场相对应的速度场能满足这一迭代层次上的连续方程。据此原则，我们把由动量方程的离散形式所规定的压力与速度的关系代入连续方程的离散形式，从而得到压力修正方程，由压力修正方程得出压力修正值。接着，根据修正后的压力场，求得新的速度场。然后检查速度场是否收敛。若不收敛，用修正后的压力值作为给定的压力场，开始下一层次的计算。如此反复，直到获得收敛的解。

湍流应力方程模型

湍流流动的基本控制方程为：

连续方程：

$\frac{\∂\mathrm{\ρ}}{\∂t}+\mathrm{div}\left(\mathrm{\ρu}\right)=0$

动量方程(Navier-Stokes方程)：

$\frac{\∂\left(\mathrm{\ρu}\right)}{\∂t}+\mathrm{div}\left(\mathrm{\ρu}\stackrel{\→}{u}\right)=\mathrm{div}(\mathrm{\μ}gradu)-\frac{\∂p}{\∂x}+\[-\frac{\∂\left(\mathrm{\ρ}\stackrel{\‾}{u^{\′2}}\right)}{\∂x}-\frac{\∂\left(\mathrm{\ρ}\stackrel{\‾}{u^{\′}{v}^{\′}}\right)}{\∂y}-\frac{\∂\left(\mathrm{\ρ}\stackrel{\‾}{u^{\′}{w}^{\′}}\right)}{\∂z}\]+S_u$

$\frac{\∂\left(\mathrm{\ρv}\right)}{\∂t}+\mathrm{div}\left(\mathrm{\ρv}\stackrel{\→}{u}\right)=\mathrm{div}(\mathrm{\μ}gradv)-\frac{\∂p}{\∂y}+\[-\frac{\∂\left(\mathrm{\ρ}\stackrel{\‾}{u^{\′}{v}^{\′}}\right)}{\∂x}-\frac{\∂\left(\mathrm{\ρ}\stackrel{\‾}{v^{\′2}}\right)}{\∂y}-\frac{\∂\left(\mathrm{\ρ}\stackrel{\‾}{v^{\′}{w}^{\′}}\right)}{\∂z}\]+S_v$

$\frac{\∂\left(\mathrm{\ρw}\right)}{\∂t}+\mathrm{div}\left(\mathrm{\ρw}\stackrel{\→}{u}\right)=\mathrm{div}(\mathrm{\μ}gradw)-\frac{\∂p}{\∂z}+\[-\frac{\∂\left(\mathrm{\ρ}\stackrel{\‾}{u^{\′}{w}^{\′}}\right)}{\∂x}-\frac{\∂\left(\mathrm{\ρ}\stackrel{\‾}{v^{\′}{w}^{\′}}\right)}{\∂y}-\frac{\∂\left(\mathrm{\ρ}\stackrel{\‾}{w^{\′2}}\right)}{\∂z}\]+S_w$

其他变量的输运方程：

$\frac{\∂\left(\mathrm{\ρ\φ}\right)}{\∂t}+\mathrm{div}\left(\mathrm{\ρ}\stackrel{\→}{u}\mathrm{\φ}\right)=\mathrm{div}\left(\mathrm{\Γ}\mathrm{grad}\mathrm{\φ}\right)-\frac{\∂p}{\∂y}+[-\frac{\∂\left(\mathrm{\ρ}\stackrel{\‾}{u^{\′}{\mathrm{\φ}}^{\′}}\right)}{\∂x}-\frac{\∂\left(\mathrm{\ρ}\stackrel{\‾}{v^{\′}{\mathrm{\φ}}^{\′}}\right)}{\∂y}-\frac{\∂\left(\mathrm{\ρ}\stackrel{\‾}{w^{\′}{\mathrm{\φ}}^{\′}}\right)}{\∂z}]+S$

可见，方程组中多了六个应力(3个正应力和3个切应力)，即：

针对这六个应力的处理方式，得到了各种湍流数值模拟的方法。

本发明选用Realizable k-ε模型进行模拟。标准k-ε模型对时均应变率特别大的情形，有可能导致负的正应力。而Realizable k-ε模型主要变化是：

湍流粘度计算公式发生了变化，引入了与旋转和曲率有关的内容：

ε方程发生了很大变化，方程中的产生项不再包含有k方程中的产生项G_k，这样，现在的形式更好地表示了光谱的能量转换。

ε方程中的倒数第二项不具有任何奇异性，即使k值很小或为零，分母也不会为零。这与标准k-ε模型和RNG k-ε模型有很大区别。

Realizable k-ε模型已被有效得应用于各种不同类型的流动模拟，包括旋转均匀剪切流、包含有射流和混合流的自由流动、管道内流动、边界层流动，以及带有分离的流动等。

辐射模型

FLUENT中可以用5种模型来计算辐射换热问题，这5中模型分别是离散换热辐射模型(DTRM)、P-1辐射模型、Rosseland辐射模型、表面辐射模型(S2S)和离散坐标(DO)辐射模型。

针对本发明研究的问题为锅炉的燃烧，故选用P-1辐射模型。

P-1辐射模型，辐射换热方程是一个计算相对较小的扩散方程，同时模型中包含了散射效应，在燃烧等光学厚度很大的计算问题中，P-1模型的计算效果都比较好。

组分输运与化学反应模型

FLUENT中提供了四种模拟方法：

(1)通用有限速率模型

(2)非预混合燃烧模型

(3)预混合燃烧模型

(4)部分预混合燃烧模型

模型选择的大致方针如下：

(1)通用有限速度模型主要用于：化学组分混合、输运和反应的问题；壁面或者粒子表面反应的问题（如化学蒸气沉积）；

(2)非预混合燃烧模型主要用于：包括湍流扩散火焰的反应系统，这个系统接近化学平衡，其中的氧化物和燃料以两个或者三个流道分别流入所要计算的区域；

(3)预混合燃烧模型主要用于：单一、完全预混合反应物流动；

(4)部分预混合燃烧模型主要用于：区域内具有变化等值比率的预混合火焰的情况；

本发明选择非预混合燃烧模型，用混合分数-概率密度函数模拟气相湍流燃烧。

NOx生成模型

NO_x生成类型有三种：热力型、快速型、燃料型。生成机理已于第一章介绍。基于本发明研究对象为煤粉燃烧的数值模拟，故不考虑快速型NO_x(其主要由CH燃料燃烧生成)，但考虑了NO_x的再燃效应。此外，模型中不考虑N₂O的生成。

离散格式

Pressure:PRESTO!

Momentum:Second Order Upwind

Turbulence Kinetic Energy:Second Order Upwind

Turbulence Dissipation Rate:Second Order Upwind

NO:Second Order Upwind

HCN:Second Order Upwind

NH₃:Second Order Upwind

Energy:Second Order Upwind

Mean Mixture Fraction:Second Order Upwind

Mixture Fraction Variance:Second Order Upwind

变燃尽风量模拟结果

炉膛出口参数

通过数值模拟，测量并比较三种燃尽风量下的飞灰含碳量、煤粉燃尽率、NOx排放量和下炉膛出口温度。

燃尽风量为231t/h（21.6%）、284t/h（25.8%）和331t/h（30.1%）时，煤粉燃尽率分别为99.91%、99.85%和99.79%，飞灰含碳量分别为0.216%、0.311%和0.399%。煤粉燃尽率随燃尽风量增加而降低。当燃尽风量由231增加到331t/h时，煤粉燃尽率略微降低。飞灰含碳量则随燃尽风量增加而增加；当燃尽风量由284增加到331t/h时，飞灰含碳量略微增加。这表明，当燃尽风量大于231t/h时，增加燃尽风量会导致燃烧效率略微降低。当燃尽风量为231t/h时，燃烧器区域过量空气系数为0.92，而当燃尽风量为284和331/h时，燃烧器区域过量空气系数减小为0.87和0.82，加剧了燃烧器区域的不完全燃烧程度，也就是大大延迟了煤粉的燃尽过程，相当于缩短了煤粉的燃尽时间，会导致煤粉燃尽率降低，飞灰含碳量上升。尽管在燃烧器上部有大量的燃尽风进入炉膛，但是燃尽时间和后期混合的不充分，仍然使燃烧效率降低。

燃尽风量为231、284和331t/h时，NOx排放量分别为224、211和203mg/m3(6%O2)。NOx排放量随燃尽风量增加而降低，但几种变燃尽风工况下的NOx排放量并无显著差别。因为燃烧器区域过量空气系数减小，分级程度加大，大大加剧了燃烧器区域的不完全燃烧程度，燃烧温度会有所降低，生成的NOx被还原的量更多，NOx排放量降低。

燃尽风量为231、284和331t/h时，下炉膛出口烟气温度分别为1331、1344和1358K，随燃尽风量增加而增加。这同样是因为，燃烧器区域过量空气系数减小，大大延迟了煤粉的燃尽过程，大量煤渣会在燃尽风进入炉膛以后剧烈燃烧，炉膛上部烟气温度升高，使下炉膛出口烟气温度升高。

沿炉膛高度分布参数

通过数值模拟，测量并比较三种燃尽风量下的沿炉膛高度平均温度、氧量、CO和NOx生成量分布。

沿炉膛高度的平均温度分布趋势与变氧量下的分布趋势是一致的，但不同燃尽风量下的平均温度分布则有些差异。在燃烧器区域，当燃尽风量增加时，过量空气系数减小，会加剧燃烧器区域的不完全燃烧程度，延迟煤粉的燃尽过程，煤粉在燃烧器区域的燃烧放热量减少，炉膛烟气平均温度会降低。在燃尽风上部区域，大量的燃尽风进入炉膛后，与未燃尽煤渣继续反应放热；燃尽风量增加，在此区域的燃烧的未燃尽煤渣量增加，燃烧释放热量也会增加，炉膛烟气平均温度会有所增加；这也是下炉膛出口烟气温度上升的主要原因。

沿炉膛高度的平均氧量分布趋势与变氧量下的分布趋势是一致的，但不同燃尽风量下的平均氧量分布则有些差异。在燃烧器区域，不同燃尽风量下，平均氧量分布差不多。在燃尽风以上区域，燃尽风量由237t/h增加到284t/h再到331t/h，沿炉膛高度的平均氧量分布也相差不多。

沿炉膛高度的平均CO质量分数分布趋势与变氧量下的分布趋势是一致的，但不同燃尽风量下的平均CO质量分数分布则有些差异。在燃烧器区域，燃尽风量增加，过量空气系数减小，煤粉不完全燃烧程度加剧，平均CO质量分数会大大升高。在燃尽风上部区域，大量的燃尽风进入炉膛后，CO迅速反应，平均CO质量分数会大大降低。在炉膛出口高度平均CO质量分数仍然大于0，这表明锅炉炉膛出口存在一定量的化学不完全燃烧损失；燃尽风量增加，化学不完全燃烧损失有所增加。

沿炉膛高度的平均NOx生成量分布趋势与变氧量下的分布趋势是一致的，但不同燃尽风量下的平均NOx生成量分布则有显著差异。在燃烧器区域，平均NOx生成量随燃尽风量增加有所降低。在燃尽风上部区域，平均NOx生成量随燃尽风量增加而增加。这表明，燃尽风量对NOx生成量有相当大的影响。在燃烧器区域，燃尽风量增加，过量空气系数减小，会加剧燃烧器区域的不完全燃烧程度，延迟煤粉的燃尽过程，煤粉在燃烧器区域的燃烧生成的燃料型NOx减少。在较小的过量空气系数下，生成的NOx被还原的效果也更加明显。同时，燃尽风量增加，燃烧器区域温度也会降低，使生成的热力型NOx降低，因此，燃尽风量增加，燃烧器区域的NOx生成量会降低。在燃尽风上部区域，大量的燃尽风进入炉膛后，会与未燃尽煤渣继续反应，煤渣中的N也会继续反应生成NOx，导致NOx生成量会升高；随着炉膛高度进一步增加，由于未燃尽煤渣的还原作用，NOx生成量又会有所降低。燃尽风量增加，NOx生成量及出口排放量逐渐降低。

变燃尽风量的结论:

当燃尽风风量大于237t/h（占总风量的25.8%）时，煤粉燃尽率随燃尽风量增加而几乎呈线性降低，飞灰含碳量则随燃尽风量增加而几乎呈线性增加，燃烧效率随燃尽风量增加明显降低；当燃尽风风量由237t/h时增加到284t/h（30.1%）时，NOx排放量降低较快；下炉膛出口烟气温度随燃尽风量增加而增加。

本发明重点研究了某电厂贫煤锅炉改烧烟煤后变燃烬风量后燃烧特性的数值模拟分析。探讨了对锅炉改烧烟煤前后对煤质特性变化锅炉燃尽、结渣、积灰等方面的影响，研究结果可为锅炉改造提供必要的理论及实验数据支持。

下面对本发明煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性的测量方法梳理如下。

本发明煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量方法，如图1所示，包括步骤：

步骤S101、建立煤粉锅炉的模型；

步骤S102、对所建立的模型进行网格划分；

步骤S103、采用FLUENT软件对各种燃尽风量下改烧烟煤的煤粉锅炉的燃烧过程进行模拟；

步骤S104、通过所模拟的燃烧过程，测量各种燃尽风量下的锅炉炉膛出口参数和沿炉膛高度分布参数，得到各种燃尽风量下改烧烟煤后煤粉锅炉的燃烧特性。

作为一个优选的实施例，所述各种燃尽风量包括231t/h、284t/h和331t/h。

作为一个优选的实施例，所述锅炉炉膛出口参数包括飞灰含碳量、煤粉燃尽率、NO_X排放量和下膛出口温度。

作为一个优选的实施例，所述沿炉膛高度分布参数包括平均温度、平均氧量分布、平均CO质量分数分布和平均NO_X生成量分布。

作为一个优选的实施例，还包括步骤：

比较各种燃尽风量下改烧烟煤煤粉锅炉燃烧特性的差异，根据差异对煤粉锅炉进行改造。

本发明煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量系统，如图2所示，包括：

模型建立单元，用于建立煤粉锅炉的模型；

网格划分单元，用于对所建立的模型进行网格划分；

数值模拟单元，用于采用FLUENT软件对各种燃尽风量下改烧烟煤的煤粉锅炉的燃烧过程进行模拟；

参数测量单元，用于通过所模拟的燃烧过程，测量各种燃尽风量下的锅炉炉膛出口参数和沿炉膛高度分布参数，得到各种燃尽风量下改烧烟煤后煤粉锅炉的燃烧特性。

作为一个优选的实施例，所述各种燃尽风量包括231t/h、284t/h和331t/h。

作为一个优选的实施例，所述锅炉炉膛出口参数包括飞灰含碳量、煤粉燃尽率、NO_X排放量和下膛出口温度。

作为一个优选的实施例，所述沿炉膛高度分布参数包括平均温度、平均氧量分布、平均CO质量分数分布和平均NO_X生成量分布。

作为一个优选的实施例，还包括:

锅炉改造单元，用于比较各种燃尽风量下改烧烟煤煤粉锅炉燃烧特性的差异，根据差异对煤粉锅炉进行改造。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量方法，其特征在于，包括步骤：

建立煤粉锅炉的模型；

对所建立的模型进行网格划分；

采用FLUENT软件对各种燃尽风量下改烧烟煤的煤粉锅炉的燃烧过程进行模拟；

通过所模拟的燃烧过程，测量各种燃尽风量下的锅炉炉膛出口参数和沿炉膛高度分布参数，得到各种燃尽风量下改烧烟煤后煤粉锅炉的燃烧特性。

2.根据权利要求1所述的煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量方法，其特征在于，所述各种燃尽风量包括231t/h、284t/h和331t/h。

3.根据权利要求1或2所述的煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量方法，其特征在于，所述锅炉炉膛出口参数包括飞灰含碳量、煤粉燃尽率、NO_X排放量和下膛出口温度。

4.根据权利要求1或2所述的煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量方法，其特征在于，所述沿炉膛高度分布参数包括平均温度、平均氧量分布、平均CO质量分数分布和平均NO_X生成量分布。

5.根据权利要求1或2所述的煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量方法，其特征在于，还包括步骤：

比较各种燃尽风量下改烧烟煤煤粉锅炉燃烧特性的差异，根据差异对煤粉锅炉进行改造。

6.一种煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量系统，其特征在于，包括：

模型建立单元，用于建立煤粉锅炉的模型；

网格划分单元，用于对所建立的模型进行网格划分；

数值模拟单元，用于采用FLUENT软件对各种燃尽风量下改烧烟煤的煤粉锅炉的燃烧过程进行模拟；

参数测量单元，用于通过所模拟的燃烧过程，测量各种燃尽风量下的锅炉炉膛出口参数和沿炉膛高度分布参数，得到各种燃尽风量下改烧烟煤后煤粉锅炉的燃烧特性。

7.根据权利要求6所述的煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量系统，其特征在于，所述各种燃尽风量包括231t/h、284t/h和331t/h。

8.根据权利要求6或7所述的煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量系统，其特征在于，所述锅炉炉膛出口参数包括飞灰含碳量、煤粉燃尽率、NO_X排放量和下膛出口温度。

9.根据权利要求6或7所述的煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量系统，其特征在于，所述沿炉膛高度分布参数包括平均温度、平均氧量分布、平均CO质量分数分布和平均NO_X生成量分布。

10.根据权利要求6或7所述的煤粉锅炉改烧烟煤变燃尽风量燃烧特性测量系统，其特征在于，还包括:

锅炉改造单元，用于比较各种燃尽风量下改烧烟煤煤粉锅炉燃烧特性的差异，根据差异对煤粉锅炉进行改造。

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