烟道式余热锅炉进出口烟道烟气流场数值模拟杭锅周樟华.pdfVIP

烟道式余热锅炉进出口烟道 烟气流场数值模拟 杭州锅炉集团有限公司 周樟华 彭 鹏 摘 要 在杭锅集团生产的某台燃机余热锅炉设计阶段，根据初步设计的结构 形状和尺寸，对锅炉整体流场进行 了数值模拟。结果表明：出口烟道9o度拐角对 锅炉尾部受热部件处烟气均匀性影响很小；但在进 口烟道处，采用原设计结构将产 生很大的回流区。就此对进 口烟道作多种方案的改进设计，并进行数值模拟，为最 终的锅炉定型提供参考。 关键词 余热锅炉 进 口烟道 出口烟道 数值模拟 受热部件传热效果；对于进 口烟道，也存在 0 前言 进入高压过热器烟气速度是否均匀的顾虑。 余热锅炉利用燃气轮机排出的高温尾气 本文通过对锅炉整体流场的数值模拟，得到 或其它工艺设备排出的高温气体作为热源产 一 些具体的数值和形象直观的资料，为锅炉 生蒸汽，推动汽轮机工作，实现热能的梯级 设计提供参考。 利用。燃机余热锅炉还有建设周期短、投资 1 模拟对象及方法 少、起停速度快等优点，因此大力发展余热 锅炉对缓解电力需求压力和环境保护具有重 模拟对象为某燃机余热锅炉从进 口烟道 要的意义。杭州锅炉集团有限公司是国内较 至出 口烟道，整个流场在 x方 向跨度 早进入余热发电设备制造的锅炉企业之一， 32．5m，Y方 向跨度 l1．5m，Z方 向跨度 通过与国外著名公司的技术交流，已具备独 13．5m。在初步设计方案中，如图 1所示， 立设计多种形式和不同容量余热锅炉的能 矩形管道中的高温烟气匀速进入余热锅炉进 力，目前其产品已经销往印度、巴基斯坦等 口烟道，经进 口烟道后烟气流速降低，然后 东南亚各国。 进入锅炉主体进行换热。流经各换热部件后 杭州锅炉集团有限公司制造的某出口燃 的烟气经过一段截面积逐渐缩小的喇叭形出 机余热锅炉，由于受场地限制，烟囱及引风 口烟道，转9o度角分两路进入引风机，最 机不能和余热锅炉布置在同一条直线上，出 后由引风机送人烟囱。由于模拟对象是由比 口烟道的烟气需经 9o度转角进入引风机， 较规则的几何体所组成，因此采用六面体来 进 口烟道的长度也受到限制。在初步设计阶 划分网格，最终所划的网格数约在 l1O万 段 ，技术人员担心出口烟道9o度拐角会造 个。 成引风机两个进 口处速度不均，并进一步造 余热锅炉的受热部件多为鳍片管，假如 成尾部受热面烟气流速不均，从而影响尾部 按照鳍片管的实际尺寸来建模，在划分网格 时会遇到很大的困难，因此在模拟时将各受 压省煤器、低压过热器、除氧蒸发器和给水 热部件当作多孔介质来处理。图1中的黑色 加热器。对流经螺旋鳍片管的烟气压降，根 区域分别代表中压过热器、中压蒸发器、中 据文献3提供的方程来处理，其公式如下： 一 × 式中，△Pg-一通风阻力 G一烟气质量流速 N一纵向管排数 P一密度 81一管子横向节 距 s一鳍片节距 d一管径 }广鳍片高度 图 1 余热锅炉整体几何模型 模拟对象内的烟气流动为三维稳态定常 好处理高应变率及流线弯曲程度的RNGK一 流动，方程的离散采用一阶迎风格式，压力 ￡模型