ICS33.030

CCSA85

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

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(jiàn)稿）

2024-xx-xx發(fā)布2024-xx-xx實(shí)施

廣東省能源研究會(huì)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(kuò)建的電站鍋爐開(kāi)展數(shù)值模擬計(jì)算

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)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(duì)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(yàn)規(guī)程

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)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(jì)算機(jī)為手段，通過(guò)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示的方法，達(dá)到輔助工程設(shè)計(jì)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(guò)程

5.1對(duì)燃煤電廠開(kāi)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(duì)比驗(yàn)證等過(guò)程。

5.2三維模型建立

根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)難以處理的復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)，可采用四面體網(wǎng)格和六面體網(wǎng)格相結(jié)合的方法。對(duì)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(duì)其進(jìn)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(jìn)行網(wǎng)格劃分。

網(wǎng)格數(shù)量要考慮計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)考慮計(jì)算時(shí)間的要求。對(duì)于四角切圓鍋爐，網(wǎng)格數(shù)量宜控

制在300萬(wàn)以內(nèi)。對(duì)于前后對(duì)沖鍋爐，在保證計(jì)算精度和計(jì)算效率時(shí)，旋流燃燒器宜單獨(dú)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，

整個(gè)鍋爐網(wǎng)格數(shù)量宜控制在500萬(wàn)以內(nèi)。

根據(jù)幾何模型和流動(dòng)特性，在燃燒器區(qū)域應(yīng)進(jìn)行網(wǎng)格加密，冷灰斗區(qū)域和遠(yuǎn)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(shí)，要使網(wǎng)格線方向與流動(dòng)方向保持一致。

5.4邊界條件設(shè)置

進(jìn)行燃煤電廠燃燒數(shù)值模擬前，進(jìn)行電廠實(shí)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(jì)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)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(jì)

參數(shù)和實(shí)際運(yùn)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(kuò)散—?jiǎng)恿刂迫紵Ｐ汀］椛鋫鳠嵋瞬捎肞-1輻射模型。

5.6數(shù)值求解

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

在進(jìn)行燃燒計(jì)算時(shí)，宜進(jìn)行燃燒器區(qū)域點(diǎn)火設(shè)置，一般將點(diǎn)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(jìn)行流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、組分場(chǎng)結(jié)果分析，宜采用Tecplot，origin等數(shù)值模擬后處

理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

5.8結(jié)果驗(yàn)證

數(shù)值模擬結(jié)果應(yīng)進(jìn)行工程數(shù)據(jù)驗(yàn)證，驗(yàn)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(guò)

現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)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(jìn)行低NOx改造前后，宜進(jìn)行數(shù)值模擬，為改造前后鍋爐性能評(píng)估提供依據(jù)。進(jìn)行低NOx改造

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

況。

6.2不同負(fù)荷下鍋爐燃燒特性數(shù)值模擬

進(jìn)行變負(fù)荷下，鍋爐燃燒過(guò)程數(shù)值模擬，獲得煙氣溫度、O2濃度、CO濃度、流場(chǎng)分布規(guī)律，為評(píng)估

不同負(fù)荷下鍋爐性能提供依據(jù)。

2

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6.3變氧量下鍋爐燃燒數(shù)值模擬

在鍋爐負(fù)荷一定時(shí)，進(jìn)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(chǎng)、溫

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

3

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附錄A

（規(guī)范性）

鍋爐設(shè)計(jì)、煤質(zhì)特性、燃燒器設(shè)計(jì)參數(shù)

表A.1鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)表

序號(hào)項(xiàng)目單位B-MCRBRL

1鍋爐蒸發(fā)量t/h1950.21857.3

2過(guò)熱器出口蒸汽壓力MPa(a)25.425.3

3過(guò)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(jìn)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(jìn)口蒸汽溫度oC327322

8再熱器進(jìn)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(xiàng)目符號(hào)單位設(shè)計(jì)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(diǎn)

流動(dòng)溫度FToC11901270

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表A.3燃燒器設(shè)計(jì)參數(shù)（前后對(duì)沖鍋爐）

項(xiàng)目單位數(shù)值

爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)－1.14

燃燒器區(qū)域過(guò)量空氣系數(shù)(設(shè)計(jì)值)－0.8

燃燒器區(qū)域過(guò)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)