【摘 要】
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燃气-蒸汽联合循环发电系统（CCPP）是我国《能源发展“十三五”规划》的重点任务之一。余热锅炉是CCPP中承上启下的关键设备,其规模和能量转换效率等参数直接决定着CCPP的整体发电效率。余热锅炉大容量化和国产化的难点之一在于解决炉内气流的均匀性问题与强化换热问题。其中,入口烟道连着燃气轮机与余热锅炉本体,其结构型式直接影响着炉内气流的均匀性和炉内换热。然而,目前CCPP余热锅炉不同结构的入口烟道内
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燃气-蒸汽联合循环发电系统（CCPP）是我国《能源发展“十三五”规划》的重点任务之一。余热锅炉是CCPP中承上启下的关键设备,其规模和能量转换效率等参数直接决定着CCPP的整体发电效率。余热锅炉大容量化和国产化的难点之一在于解决炉内气流的均匀性问题与强化换热问题。其中,入口烟道连着燃气轮机与余热锅炉本体,其结构型式直接影响着炉内气流的均匀性和炉内换热。然而,目前CCPP余热锅炉不同结构的入口烟道内烟气流速分布研究并不完善,相关实验也未开展;同时,补燃装置对烟道内烟气流动传热的影响研究也较少。基于此,本文以国内某F级燃机热电联产工程为例,以1:12比例设计并搭建入口烟道烟气流动可视化实验装置,初步研究了入口烟道内烟气流速分布规律和不同上仰角对烟气流动的影响;建立4种不同上仰角和3种导流板方案的入口烟道3维模型,研究了不同结构的入口烟道内烟气流动的基本规律,并采用标准差分析法判断出口截面速度分布是否均匀;余热锅炉入口烟道设置内补燃装置,采用数值模拟的方法开展了补燃型余热锅炉入口烟道内流场和温度场分布的探索研究。主要研究内容及结论如下:（1）在靠近烟道底部的空间内,烟气速度迅速增大到最大值,随着高度的增加,速度逐渐减小,到中部回流区的位置速度急剧降低,整个上部均为回流区,回流区内速度较小,直至顶部速度趋近于0:随着截面位置向中心移动,下部高速区所占比例越大,回流中心也逐渐上移。（2）烟道上仰角影响烟道内烟气流动分布。在第一段上仰角α1不变时,第二段上仰角α2减小,下部高速区占比减小,上部回流区增大;α2不变时,α1减小,下部高速区占比越大,上部回流区减小,出口截面回流中心位置上移。（3）烟气流动均匀性最好的模型是上仰角为30°～70°的烟道,出口速度标准差为1.2195。在此模型内加装3种不同方案的导流板,出口速度标准差可降至0.7812,有效改善了气流分布均匀性。（4）设有补燃装置的入口烟道内烟气高速区主要集中在烟道底部和补燃器附近,速度的最大值可达26m/s,有了明显提升。燃气从补燃口喷出后呈典型的火炬形状,高温区在燃气喷口附近,沿水平方向温度不断下降。随着燃气速度的增加,烟道下部高速区范围逐渐增大,上部回流区位置逐渐上移,火焰长度逐渐加长,高温区区域变大。
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