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DMTO余热锅炉入口烟道过渡段流场分布数值模拟
赖银飞;许永伟
【期刊名称】《炼油技术与工程》
【年(卷),期】2015(045)010
【摘要】不同结构的入口烟道过渡段对DMTO余热锅炉流场分布影响较大.利用数值模拟软件ANSYS-CFX,采用标准κ-ε双方程湍流模型,对DMTO余热锅炉入口烟道过渡段结构进行数值模拟计算,得到三种过渡段结构出口端面的流场速度分布.利用统计学中的变异系数CV值对模拟结果进行定量分析,CV值越小代表流场分布越均匀,结果表明采用两段扩散式(结构3)烟道过渡段结构可得到更好的流场分布.将两段扩散式烟道过渡段结构进一步划分不同的角度组合,当前段烟道上壁板与水平段的夹角为30°,后段烟道为70°时,CV值最小,推荐采用该组合进行烟道设计.
【总页数】3页(P50-52)
【作者】赖银飞;许永伟
【作者单位】中石化洛阳工程有限公司,河南省洛阳市471003;中石化洛阳工程有限公司,河南省洛阳市471003
【正文语种】中文
【相关文献】
1.燃气-蒸汽联合循环余热锅炉入口烟道结构优化数值模拟研究 [J], 袁益超;仝庆华;刘聿拯;杨震;郭琴琴;刘忠楼
2.余热锅炉入口烟道数值模拟 [J], 杨震;刘忠楼;郭琴琴;袁益超
3.余热锅炉入口烟道流场优化 [J], 崔成云;孟晓冬;段跃非
4.烟道式余热锅炉进出口烟道烟气流场数值模拟 [J], 周樟华;彭鹏
5.关于脱硫塔入口烟道的流场结构优化数值模拟 [J], 刘孝天; 孙晶
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300MW燃煤发电机组烟道流场特性数值模拟及结构优化发布时间：2022-03-23T02:21:13.920Z 来源：《中国电业》2021年25期作者：蒋健麟，陈欣，屈园林[导读] 为探究除尘器出口至引风机入口的烟道的流场分布情况，以某300MW等级燃煤发电机组为例，使用数值模拟的方法对该部分烟道的阻力进行了计算。
蒋健麟，陈欣，屈园林中国电建集团透平科技有限公司，四川成都 610045摘要：为探究除尘器出口至引风机入口的烟道的流场分布情况，以某300MW等级燃煤发电机组为例，使用数值模拟的方法对该部分烟道的阻力进行了计算。
通过计算结果分析流场特性，明确了气流对冲以及相互挤压产生的通流截面减小是造成烟道阻力较大的主要原因，并进行烟道的结构优化，优化后的烟道阻力得到显著降低。
本文的研究有助于火电机组的烟风道优化工程实践的应用。
关键词: 发电机组；烟风系统；流场特性；数值模拟；结构优化0 引言在国家节能降耗政策的引导和指引下，降低厂用电率，可以有效降低发电成本，从而提高发电企业上网电价的竞争力。
有数据显示，300MW机组中引、送、一次三大风机的厂用电率常规占比为1.5%，部分机组超过2.5%，作为烟气排出的引风机在厂用电率中的占比颇大[1]。
提高烟风煤粉管道的设计水平、提高风机实际运行效率，减少煤耗对当前电厂优化运行和节能减排具有非常重要的意义。
本文对某300MW机组的除尘器出口至引风机入口段烟道进行模拟计算[2-4]和结构优化，优化后的烟道阻力显著下降。
1 研究对象概述某300MW机组锅炉采用平衡通风，并配置有两室的电除尘器，除尘器至引风机部分的烟风道俯视图如图1所示。
图1 烟风道俯视图图2 三维模型带边着色图电除尘的4个烟道出口后，气流沿两两汇合后分别进入两个引风机，为了平衡两侧可能存在的压差设置了联通烟道。
按现场情况，使用三维软件Pro/E，按照1:1的尺寸比例建立的模型如图2所示。
2 模拟结果和分析模型使用速度进口压力出口边界，理想气体，流速按机组满负荷常规烟气量250m3/s考虑，4个进口流量均分，烟气温度373K。
布置均流装置的烟道烟气三维流场模拟常建忠;刘汉涛;尉庆国【摘要】To improve the flue gas field,a uniform flow-equalizing equipment was devisedand used.Then,numerical investigation was carried out to simulate the two phase flow of flue gas,in which the gas was considered as continuous phase and described by k-e RNG turbulence model,and the flying ash was treated as dispersed phase and described by discrete phase model.The gas and flying ash was interacted by two-way coupling.The waste heat recovery device was simplified as porous media model.The design of the flow-equalizing equipment and the flue were evaluated and analysed according to the pressure,velocity distribution and velocity non-uniform coefficient.The results show that the velocity non-uniform coefficient is close to 1,the velocity is around 2.4 m/s and the pressure drop of the tail flue is 700 pa,which indicate that the flowequalizing equipment improves the gas field in the waste heat recovery device and its exit.%为优化烟气流场,在尾部烟道设置了均流装置,将烟气视为连续相,采用k-εRNG湍流模型,将飞灰相视为分散相,采用离散相模型,飞灰颗粒与烟气之间进行双向耦合,烟气深度余热回收装置采用多孔介质模型,对烟气两相流场进行了数值模拟.通过烟道内速度、压力分布和速度不均匀系数等对改进后的烟道进行了评价和分析,出口处速度不均匀系数接近1,出口处速度约为2.4 m/s,烟道压降为700 Pa,表明均流装置使烟气在深度余热回收装置内和出口处分布均匀.【期刊名称】《煤炭转化》【年(卷),期】2017(040)004【总页数】7页(P74-80)【关键词】尾部烟道;三维流场;均流装置;数值模拟;速度不均匀系数【作者】常建忠;刘汉涛;尉庆国【作者单位】山西能源学院电气与动力工程系,030006 太原;中北大学能源环境工程与计算流体力学实验室,超重力化工过程山西省重点实验室,030051 太原;中北大学能源环境工程与计算流体力学实验室,030051 太原【正文语种】中文【中图分类】TH122为降低排烟温度，对余热进行深度利用，锅炉尾部烟道往往布置受热面，同时由于水平烟道、竖烟道和弯烟道的存在及烟道截面的变化，尾部烟道结构通常比较复杂[1-3].锅炉尾部烟气在烟道和受热面通道内流动时，由于流通截面积的变化和流动方向的改变，会产生回流、涡流和流动死区[4-5]，导致烟气在烟道内和受热面管屏处容易产生松散型积灰[6].烟气流过弯烟道时，由于流动方向的改变，烟气在余热换热器内的速度和飞灰浓度分布不均匀[7]，会使烟气余热利用装置受热不均，烟气余热利用不充分[8].飞灰颗粒浓度场的不均匀分布还会加剧烟道和换热器的磨损.因此，锅炉尾部烟道内烟气的合理分布，对锅炉运行的安全性和经济性都有重要意义[9].然而，由于锅炉尾部烟道内结构复杂并且尺寸较大，为锅炉尾部烟道内的气固两相流场的分布特性研究带来了一定困难，无论是理论计算还是实验研究往往很难进行[10-11].由于烟道中原挡板的设计导致了左右两侧烟道烟气流速相差较大，实际运行中最大流速相差约6 m/s.因此，为分析锅炉尾部烟道内的气固两相流场，采用多孔介质模型近似换热器，将烟气在管束之间的流动等效为在含有固体障碍物中的均匀流动，等效后的通流面积与原换热器流道效果相同，通过定义多孔介质的阻力系数近似管束对烟气的影响.将烟气视为连续介质，飞灰相视为分散相处理.连续相采用k-εRNG湍流模型，离散相采用欧拉-拉格朗日方法离散相模型(discrete phase model)，飞灰颗粒与烟气之间进行双向耦合，对锅炉尾部从空预器出口至电除尘器入口的气固两相流场进行分析.1.1 烟气湍流三维控制方程尾气从空预器进入烟道时，由烟气流速u为6.67 m/s，烟气的运动黏度v为2.72×10-5 m2/s及流道截面当量直径为38 mm可知，烟气流动的Re为9 318，表明烟气在尾部烟道内处于湍流流动.在湍流核心区域，烟气湍流三维控制方程如下.连续性方程：动量方程：标量φ的时均输运方程：式中：ρ为尾气密度，kg/m3；t为时间，s；x为坐标分量，m；u为速度分量，m/s；p为压力，Pa；μ为动力黏度，Pa·s；S为源项；φ为标量；Γ为相应于φ的扩散系数；u′为脉动速度，m/s。
烟气流动模拟分析报告模板1. 引言烟气流动模拟是一种重要的技术手段，用于分析和预测烟气在不同环境条件下的传播规律及其影响。
本报告旨在通过烟气流动模拟分析，探讨烟气排放对环境和人体健康的潜在风险，并提供相应的控制建议。
2. 方法2.1 模型选择：根据研究目标和现实情况，选择合适的烟气流动模拟模型。
2.2 边界条件：收集并整理烟气排放源的相关数据，包括烟气温度、速度、排放方式等。
2.3 建模与参数设置：基于所选模型，建立烟气流动模拟模型，并根据实际情况设置相应的参数。
2.4 实施模拟计算：运用计算机仿真软件，对建立的模型进行模拟计算。
3. 结果分析通过烟气流动模拟分析，得到以下结果：3.1 烟气传播路径：根据模拟计算结果，确定烟气的传播路径和范围。
3.2 烟气浓度分布：分析模拟计算结果，得到烟气在不同位置的浓度分布情况。
3.3 辐射范围与影响：根据模拟计算结果，评估烟气对环境和人体健康的辐射范围和影响。
4. 结果讨论4.1 环境影响：根据结果分析，评估烟气对周围环境的影响，是否存在污染及其他环境问题。
4.2 人体健康风险：根据模拟分析结果，评估烟气对人体健康的潜在风险，如呼吸道疾病、过敏反应等。
4.3 控制建议：基于对结果的讨论，提出相应的控制建议，如加强排放源治理、优化烟气排放方式等。
5. 结论通过烟气流动模拟分析，得出以下结论：5.1 烟气排放存在潜在的环境和人体健康风险。
5.2 烟气传播受到多种因素影响，包括排放源的特性、环境条件等。
5.3 针对烟气流动模拟分析的结果，应采取相应的控制措施，以减少对环境和人体健康的潜在影响。
6. 参考文献[1] 例子, A. (20XX). 烟气流动模拟分析方法与应用. 科学出版社.[2] 例子, B. (20XX). 烟气流动模拟在环境保护中的应用. 环境科学学报, X(X), XX-XX.以上是烟气流动模拟分析报告的模板，根据具体情况进行适当调整和完善。
通过烟气流动模拟分析，可以更好地了解烟气排放对环境和人体健康的影响，并提供科学依据和控制建议，以实现环境保护和人体健康的双重目标。
ＣｏＮＴＥＮＴＳＣｈｉｎｅｓｅａｂｓｔｒａｃｔ……………………………………………………………………………………………．．ＩＥｎｇｌｉｓｈａｂｓｔｒａｃｔ……………………………………………………………………………………………ＩｌｌＮｏｍｅｎｃｌａｔｕｒｅ………………………………………………………………………………………………．．Ｖ１Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ…………………………………………………………………………………………………１１．１Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ…………………………………………………………………………………………．１１．２Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｉｔｕａｔｉｏｎ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．…．．．…．．．．…．…．…．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．…．．．．．．．．．…．．．．．】【１．２．１Ｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｃｕｒｖｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．…．．．．．．１１．２．２Ａｂｒａｓｉｏｎａｎｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｆｌｕｅａｎｄｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ．．…．……．…．………．．．．４１．２．３Ｍｅｔｈｏｄｓｏｆｆｌｕｉｄｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ……．………………．…．…．………………．．…………．．６１．３Ｔｅｘｔｕａｌｔａｓｋ…………………………………．．…………………………．………ｉ…．．．…………．．．８２Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｉｅｓｏｆｇａｓ—ｓｏｌｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗｉｎｃｕｒｖｅｄｆｌｕｅ……９２．１Ｔｕｌ？ｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌｓｆｏｒｆｌｕｉｄｆｌｏｗｉｎｆｌｕｅ…………．．…．……．…．…．…………．………．．．９２．１．１Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ．…．．……．…．……………．……．．．．．９２．１．２Ｅｄｄｙｖｉｓｃｏｓｉｔｙｍｏｄｅｌｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ……．…………．…．……．…．．…．……．．．１０２．１．３Ｗａｌｌ．ｆｕｎｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｎｅａｒｗａｌｌａｒｅａ……………………………………………．１４２．２Ｆｌｕｅｇａｓ·ａｓｈｔｗｏｐｈａｓｅｍｏｄｅｌｓ…………．……………．．………．…．…………．．…………．１４２．２．１Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇａｓ—ｓｏｌｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗ．………．１５２．２．２Ｇａｓ－ｓｏｌｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｍｏｄｅｌｓａｎｄａｐｐｏｌｉｃａｔｉｏｎ……．．．…．………．．…．………．１５２．３Ｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉｕｍｍｏｄｅｌ…………．…………．……………．……．…．．．．………………．……．．．１６２．４Ｓｕｍｍａｒｙ……………．……………．……．．……．……………．．…．．．．…．…．．…．……．…………．．１７３Ｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｅｑｕａｌｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎｃｕｒｖｅｄｔａｉｌｆｌｕｅ．．…．．………．．…．………．１９：；．１Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｌｄｅｌｆｏｒｃｕｒｖｅｄｔａｉｌｆｌｕｅ…．……………．……．．．．…．．…．…．……．…．………１９３．１．１Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｃｏｎｔｒｏｌｅｑｕａｔｉｏｎ………………………………………………．．１９３．１．２Ｄｉｓｃｒｅｔｉｚａｔｉｏｎａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔｒｏｌｅｑｕａｔｉｏｎｓ……………………………．２１３．１．３Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ……………………………２１３．２Ｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ．ｔｏ．ｖｅｒｔｉｃａｌｃｕｒｖｅｄｔａｉｌｆｌｕｅ……………………２２３．２．１Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｇｒｉｄｓａｎｄｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ………………………………．２３３．２．２Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇａｓ—ａｓｈｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗｆｌｉｅｄｉｎｔａｉｌｆｌｕｅ………………………．２４３．２．３Ｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙｏｎｆｌｏｗｆｉｌｅｄｉｎｔａｉｌｆｌｕｅ……………………………．．３１３．２．４Ｅｆｆｅｃｔｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｍａｓｓｌｏａｄｉｎｇｏｎｆｌｏｗｆｉｌｅｄｉｎｔａｉｌｆｌｕｅ…………………．３４３．２．５Ｅｆ瓷ｃｔｏｆｃｕｒｖａｔｕｒｅｒａｔｉｏｏｎｆｌｏｗｆｉｌｅｄｉｎｔａｉｌｆｌｕｅ……………………………３６３．２．６Ｅｆｒｅｃｔｏｆｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏｏｎｆｌｏｗｆｉｌｅｄｉｎｔａｉｌｆｌｕｅ……………．３８ｉｉｊ山东大学硕十学位论文摘要电厂锅炉尾部烟道由于转弯以及变截面致使烟道内含灰烟气流的速度场和飞灰颗粒浓度场分布不均，进而造成烟道和换热器的积灰和磨损以及换热器的换热不均等问题，对电厂的安全经济运行造成威胁。
钢铁厂烧结废气双通道余热锅炉流场数值模拟
张丽丽;张光学;杨启岳;丁丽霞
【期刊名称】《节能技术》
【年(卷),期】2014(032)006
【摘要】为了研究双通道余热锅炉内烟气流场的分布情况,基于Fluent平台,采用可实现的κ-ε双方程模型和多孔介质模型,对某钢铁厂双通道烧结余热锅炉内流场(压力场、温度场、速度场)进行数值模拟.结果表明,余热锅炉烟气阻力和炉膛出口排烟温度的数值模拟结果与锅炉实际运行结果比较符合,说明数值模拟准确度较高,理论模型可行;锅炉高温与低温烟气通道结合区域存在烟气走廊,结构不够合理;另外,锅炉进出口由于缺乏合适的导流装置,流场不均匀程度较大.研究结果可为双通道余热锅炉结构改进提供理论指导.
【总页数】5页(P512-515,556)
【作者】张丽丽;张光学;杨启岳;丁丽霞
【作者单位】浙江省能源与核技术应用研究院,浙江杭州310012;中国计量学院能源工程研究所,浙江杭州 310018;浙江省能源与核技术应用研究院,浙江杭州310012;浙江省能源与核技术应用研究院,浙江杭州310012
【正文语种】中文
【中图分类】TK229.92+9;TM617
【相关文献】
1.钢铁厂含锌尘泥固废处理余热锅炉清灰方式分析 [J], 吕宁
2.烟道式余热锅炉进出口烟道烟气流场数值模拟 [J], 周樟华;彭鹏
3.烧结余热锅炉入口烟气流场数值模拟与优化 [J], 蔡伟健
4.准确测定二氧化硫的浓度客观反映钢铁厂废气排放状态 [J], 翟佳赢
5.福山钢铁厂4号烧结机小球烧结操作工艺 [J], 中岛龙一;许晋初
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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0 前言余热锅炉利用燃气轮机排出的高温尾气或其它工艺设备排出的高温气体作为热源产生蒸汽，推动汽轮机工作，实现热能的梯级利用。
燃机余热锅炉还有建设周期短、投资少、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要的意义。
杭州锅炉集团有限公司是国内较早进入余热发电设备制造的锅炉企业之一，通过与国外著名公司的技术交流，已具备独立设计多种形式和不同容量余热锅炉的能力，目前其产品已经销往印度、巴基斯坦等东南亚各国。
杭州锅炉集团有限公司制造的某出口燃机余热锅炉，由于受场地限制，烟囱及引风机不能和余热锅炉布置在同一条直线上，出口烟道的烟气需经90度转角进入引风机，进口烟道的长度也受到限制。
在初步设计阶段，技术人员担心出口烟道90度拐角会造成引风机两个进口处速度不均，并进一步造成尾部受热面烟气流速不均，从而影响尾部受热部件传热效果；对于进口烟道，也存在进入高压过热器烟气速度是否均匀的顾虑。
本文通过对锅炉整体流场的数值模拟，得到一些具体的数值和形象直观的资料，为锅炉设计提供参考。
1 模拟对象及方法模拟对象为某燃机余热锅炉从进口烟道至出口烟道，整个流场在x 方向跨度32．5m，Y方向跨度l1．5m，Z方向跨度13．5m。
在初步设计方案中，如图1所示，矩形管道中的高温烟气匀速进入余热锅炉进口烟道，经进口烟道后烟气流速降低，然后进入锅炉主体进行换热。
流经各换热部件后的烟气经过一段截面积逐渐缩小的喇叭形出口烟道，转9o度角分两路进入引风机，最后由引风机送人烟囱。
SCR脱硝反应器入口烟道流场模拟研究的开题报告一、选题背景和意义SCR（Selective Catalytic Reduction）脱硝技术是一种通过催化剂对烟气中的氮氧化物（NOx）进行还原作用从而实现脱硝的技术。
然而，在SCR脱硝过程中，烟气流场会对反应器的清洁度、催化剂的颗粒分布等方面产生影响。
因此，对烟道中SCR脱硝反应器入口处的流场进行数值模拟研究，对优化SCR脱硝反应器的设计和提高其处理效率具有重要意义。
二、研究内容本研究将以某热电厂的SCR脱硝反应器为研究对象，采用计算流体力学（CFD）方法对烟道入口处的流场进行模拟研究，具体研究内容包括：1. 确定研究对象：选择某热电厂的SCR脱硝反应器为研究对象，并进行必要的场地调研。
2. 建立模型：建立SCR脱硝反应器入口处的三维模型，并进行网格划分。
3. 建立边界条件：根据实际情况，确定相应的边界条件，如烟气温度、流速、密度等。
4. 进行模拟：采用商业软件ANSYS Fluent进行烟道入口处的流场模拟，并分析流场的分布规律及存在的问题。
5. 优化设计：结合模拟结果，对SCR脱硝反应器的设计方案进行优化，并评估其优化效果。
三、研究目标和意义通过研究SCR脱硝反应器入口处的流场模拟，旨在达到以下目标：1. 了解烟道入口处的流场分布特征，为后续优化设计提供依据。
2. 发现烟道入口处可能存在的问题，提出解决方案。
3. 对SCR脱硝反应器的设计中流体力学要素进行研究，为提高脱硝效率提供理论支持。
4. 拓展计算流体力学在环保行业中的应用，促进环保技术的发展。
通过本研究的开展，可以更好地掌握SCR脱硝反应器的设计要素，实现对烟气中氮氧化物的有效去除，从而减少烟气污染物的排放，保障环境质量，提高工业生产的环保水平。
ISA炉余热锅炉水平烟道流场、温度场优化模拟陈飞;宋波;杨占兵;李振祥【期刊名称】《有色金属科学与工程》【年(卷),期】2016(007)004【摘要】余热锅炉是工业上回收烟气余热的重要设备，其换热效率的高低与烟道内部温度场分布密切相关.某公司的ISA炉余热锅炉，其结构呈三段式（上升烟道-下降烟道-水平烟道），烟气由下降烟道进入水平烟道后，受惯性作用，主要从对流换热区下部经过，难以充分发挥对流换热区的功能.作者借助数值模拟的手段，在下降烟道与水平烟道连接处添加导流装置，强制引导烟气流向对流换热区.模拟结果表明，添加导流装置后，水平烟道竖直方向速度场分布趋于均匀：速度范围介于2.0~3.5 m/s的区域扩大，而大于3.5 m/s与小于2.0 m/s的区域相对减小，且速度最大值与最小值均有所收缩.单位时间内，进入对流换热区热量由5.27 MJ 提升为7.70 MJ，而进入灰斗的热量由4.89 MJ减少为2.90 MJ.同时，回流现象减弱，水平烟道上部回旋低温区范围缩小，有利于避免低温腐蚀的发生.【总页数】8页(P1-8)【作者】陈飞;宋波;杨占兵;李振祥【作者单位】北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083; 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083;北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083; 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083;北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083; 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083;赞比亚谦比希铜冶炼有限公司，基特韦 POB23558【正文语种】中文【中图分类】TK172;TF536【相关文献】1.DMTO余热锅炉入口烟道过渡段流场分布数值模拟 [J], 赖银飞;许永伟2.ISA炉余热锅炉水平烟道流场、温度场优化模拟 [J], 陈飞;宋波;杨占兵;李振祥;3.余热锅炉入口烟道流场优化 [J], 崔成云;孟晓冬;段跃非4.烟道式余热锅炉进出口烟道烟气流场数值模拟 [J], 周樟华;彭鹏5.焚烧炉及余热锅炉额定工况下第一、二烟道的热态模拟 [J], 李连杰;郑雪艳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
余热锅炉进口烟道流场模拟报告
杭锅？
1 前言
为了分析余热锅炉前部烟道（从炉前水平烟道进口到余热锅炉内高压过热器管束出口的这一段烟气流通区域）内的烟气流动和换热情况，在大型流体力学计算软件FLUENT-CFD开发平台上进行了数值模拟工作，得到了这段区域内的烟气速度和温度分布。
2 模拟对象的几何建模和网格划分
如前言中所述，数值模拟的对象为余热锅炉的进口烟道，包括燃机出口，锅炉进口烟道和高压过热器管束换热区这三个部分，其整体几何模型如图1所示。
其中图中深绿色区域为高压过热器管束。
图1 模拟对象的整体几何模型
在建模过程中，对高压过热器换热模块进行了合理的简化，将原来的管束结构简化成相同外形尺寸的长方体，这主要是为了配合使用porous media model （多孔介质模型）。
在完成几何模型的建立后，使用gambit软件对其进行网格划
分，整个模型共划分网格数约为60万，网格划分情况如图2所示。
图2 模型网格划分情况
3 数值模拟方法
3.1 控制方程及求解方法
将烟气的流动视为三维稳态定常流动，采用标准k-ε双方程模型，该模型的控制方程组如下： 连续方程：
(1) 0)()()(=∂∂
+∂∂+∂∂w z
v y u x ρρρ 动量方程：
()()() () ()()()()() _ (2)e e e e e e u u uu vu wu x y z x x y y u u v w p z z x x y x z x x
ρρρμμμμμμ∂∂∂∂∂∂∂++=+∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂++++∂∂∂∂∂∂∂∂∂
()()() () ()()()()() _ (3)e e e e e e v v uv vv wv x y z x x y y
v u v w p z z x y y y z y y ρρρμμμμμμ∂∂∂∂∂∂∂++=+∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂++++∂∂∂∂∂∂∂∂∂
()()() () ()()()()() _ (4)e e e e e e w w uw vw ww x y z x x y y
w u v w p z z x z y z z z x ρρρμμμμμμ∂∂∂∂∂∂∂++=+∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂++++∂∂∂∂∂∂∂∂∂
湍动能 k 方程：
()()() () ()()- (5)e e k k e k k k k uk vk wk x y z x x y y k
G z z
μμρρρσσμρεσ∂∂∂∂∂∂∂++=+∂∂∂∂∂∂∂∂∂+
+∂∂
湍动能耗散率ε方程：
12()()() () ()()(-C ) (6)e e e k u v w x y z x x y y C G z z εεεμμεερερερεσσμεερεσκ
∂∂∂∂∂∂∂++=+∂∂∂∂∂∂∂∂∂++∂∂
其中：
ρ：烟气密度；u ,v ,w 分别为x ，y ，z 坐标方向的速度分量； p ：压力；
κ：湍流动能；ε：湍流动能耗散率；e μ：有效粘性系数；k G ：湍流动能剪力产生力，
222222222⎪⎭⎫
⎝⎛∂∂+∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=z u x w y w z v x v y u z w y v x u G T k μ T μ：动力粘性系数,
/2ε
ρμk c u T =； 方程中的常数1C =1.44，2C =1.92，u c =0.09
由于问题中还涉及烟气与过热器管束的换热，所以还要引入能量方程。
在数值计算过程中，上述方程的离散全部采用一阶上风格式，并选用SIMPLE 算法来处理压力场和速度场的耦合。
3.2 选用的特殊模型
为了模拟高压过热器换热管束，引入porous media model ，即多孔介质模
型。
如前所述，在建模过程中将高压过热器换热管束简化成了长方体区域，现将该区域定义为多孔介质区，并设定内部阻力系数和单位体积能量源项。
该模型不仅可以模拟烟气流经过热器管束时的压力损失和换热情况，还能通过设定多孔性（定义为多孔介质区流体的体积分数）参数来反映管束区流通截面缩小引起的烟气流速的增加。
其中多孔区域的设置如表1所示。
表1 多孔区域参数表
3.3 边界条件的设定
将模型进口即水平烟道进口设为速度进口，并根据燃机公司提供如图3所示的进口截面速度分布情况进行赋值。
模型出口为压力边界。
近壁面处的区域采用标准壁面函数来处理并设定相应参数。
图3 燃机出口速度分布图
3.4 烟气物性的处理
由于在fluent软件的物性数据库中并没有烟气的各项物性数据，而且在该问题中还要考虑到物性参数随温度的变化，所以采用自定义的方法来处理。
根据已知的烟气成分将烟气的密度ρ，比热Cp，动力粘度μ和导热系数λ这四个主要的物性参数定义为温度的多项式函数。
4 数值模拟结果分析
数值模拟的主要目的是为了考察这段烟道内的温度和速度分布情况，所以下面就分别从这两个方面对计算结果进行分析。
为了能比较清楚地说明问题，选用了最有代表性的几个截面处的温度和速度分布图来进行分析对比，选用截面的位置如下图4所示。
图4 所选截面位置示意图
图5～10是Y＝0和Z＝0两截面上的模拟计算结果，此两截面为整个模型中心，所以从中可以看出研究段烟道内的温度整体分布情况。
图8 Z＝0截面温度场K
从图中可以看出，由于余热锅炉进口烟道中无吸热部件，从锅炉进口到进入高压过热器之前的这段区域内，烟气的温度没有发生变化。
在进入换热区之后，由于烟气放热，其温度有了明显的下降。
换热区内的温度分布层次鲜明，反映出了温度由高到低渐进变化的过程。
另外，整个换热区内的温度分布情况都趋于一致，可见烟气与高压过热器管束之间的换热是比较均匀的。
在出了换热区域后，烟气的温度基本不再变化。
在速度方面，由于燃机出口，既锅炉进口的烟气速度不均匀，使进口烟道中存在明显的速度梯度。
在烟道高度方向，由于流通截面积迅速扩大，高速的烟气扩散能力差，所有存在上下两个回流区。
在烟道水平方向，由于流通截面积未扩散，没有回流区。
烟道进口中心的回流区是燃机公司提供的回流速度造成的。
当烟气到达高压过热器（既多孔区域）时，由于烟气速度越高，所受阻力越大，反之阻力越小。
根据力学平衡原理，高速烟气必将进行分流，使烟气在高压过热器中所受阻力趋向相同，图中模拟结果与此理论分析相吻合。
图13 X＝10截面速度矢量图
图11～13是高压过热器进口截面模拟结果。
在高压过热器进口截面将有一部分高速烟气流向低速区域，所以此截面上的速度分布比较复杂，如图13所示。
由于惯性作用，截面各处烟气速度数值仍存在差距，如图12所示。
烟气速度分布的不均匀造成吸热不均匀，吸热不均匀又造成烟气温度的不均匀，如图11所
示。
图16 出口截面速度矢量图
图14～16是模型出口截面模拟结果。
烟气经过高压过热器时，由于前面所分析的力学平衡，速度不均匀性将受到改善。
从模拟结果上看，当到达模型出口截面时，速度方向趋向一致，如图16所示；速度大小趋向相同，如图15所示。
但由于在高压过热器中烟气速度一直存在不均匀，出口截面上的烟气速度也不均匀，如图14所示，但数字相差不大，不影响锅炉性能。
5 小结
通过对余热锅炉进口烟道的数值模拟，结果显示，余热锅炉螺旋鳍片管的均流效果好。
本项目燃机出口烟气速度极不均匀，在进口扩散烟道中的烟气速度数值上相差也很大，但经过由螺旋鳍片管构成的高压过热器后，烟气速度均匀性好，
尽管烟气温度有一定相差，但相差数值小，不影响锅炉的传热效果。
