余热锅炉不断地朝大型化方向发展,内部烟气的流动及传热过程十分复杂。针对大型化余热锅炉的设计技术和对大型余热锅炉的运行特性的认识,需要了解和掌握炉内的流动、温度分布等情况,通过传统的测试只能得到有限的数据,因此数值模拟成为了一种有效的手段,弥补了传统试验的不足。数值模拟方法能够准确地掌握余热锅炉内部的流场和温度场等详细信息,要使所设计的炉型结构尽可能地满足要求,有必要详细了解炉内传热、流动以及污染物形成的过程和规律。采用数值模拟的方法是对上述过程进行研究的有效措施,从最初的炉型的设计到炉型结构的优化,都可以利用CFD软件对其运行工况进行数值模拟,通过进行数值分析及优化,达到提高产汽量,降低烟尘率等目的。通过研究炉内的流动与传热过程来提高能源的利用率,是能源利用技术创新的工作重点。采用CFD软件建立了余热锅炉的物理模型,对流场温度场进行数值模拟,其成本低,并能得到炉内流场和温度场的具体信息,为改造及设计余热锅炉的结构形式提供依据。以中国恩菲工程有限公司设计的典型炉型为模拟对象。简要概述了余热锅炉的结构发展形式,介绍了国内外学者对余热锅炉的研究现状及成果,在前人研究基础上,进行了数值模拟的理论分析,对湍流、导热、对流与辐射传热的计算理论进行了总结,并建立了整体流场温度场数学模型。针对典型余热锅炉结构进行了合理的简化建模,采用定壁温边界条件,考察了湍流模型和辐射模型对数值模拟结果的影响,选用合理的Realizable k-ε湍流模型、DO辐射传热模型,对余热锅炉内的流动与传热进行稳态的模拟,得到余热锅炉内部的流场、温度场的详细信息,通过与余热锅炉的热力计算进行对比分析,验证了余热锅炉计算模型的准确性。同时指出了在实际实验测试中出现的困难,对实验结果进行了分析。最后在数值模拟计算的基础上,开发出余热锅炉内部流动与换热的数值仿真平台。仿真平台采用Visual Studio提供的开发环境,应用C#语言开发此平台程序编写,开发应用程序界面。该平台能够近似地仿真各种典型余热锅炉的直观结构、内部的流场和温度场等信息。