《燃煤电厂锅炉流程及燃烧数值模拟技术导则》

ICS33.030

CCSA85

团体标准

T/GERSxxx-2024

燃煤电厂锅炉流程及燃烧数值模拟技术导则

Technicalguidelinesforboilerprocessandcombustionnumericalsimulationin

coal-firedpowerplants

（征求意见稿）

2024-xx-xx发布2024-xx-xx实施

广东省能源研究会发布

T/GERSxx-2024

燃煤电厂锅炉流程及燃烧数值模拟技术导则

1范围

本文件规定了电站锅炉燃烧数值模拟技术导则。

本文件适用于新建、改建、扩建的电站锅炉开展数值模拟计算

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件:不注日期的引用文件其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T10184电站锅炉性能试验规程

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

数值模拟numericalsimulation

数值模拟以电子计算机为手段，通过数值计算和图像显示的方法，达到辅助工程设计的目的。

4总体要求

4.1本文件规定了新建或技改电站燃煤锅炉燃烧数值模拟方法等。

4.2本文件适用于新建或者技改135MW及以上电站燃煤锅炉。

5数值模拟过程

5.1对燃煤电厂开展燃烧数值模拟，包括三维模型建立、网格划分、边界条件设置、模型选择、数值

求解、数据后处理、数值模拟结果对比验证等过程。

5.2三维模型建立

根据锅炉设计图纸，模型建立比例应为1:1,包括冷灰斗、燃烧器区域、锅炉水冷壁区域、水平烟

道、尾部竖井区域等。

5.3网格划分

锅炉网格划分的基本策略是分区划分网格，对于结构比较规则的三维几何结构，应采用高质量的结

构化网格；对难以处理的复杂结构时，可采用四面体网格和六面体网格相结合的方法。对于结构不规则

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和较为复杂的几何模型，在划分网格前先需要对其进行几何结构分区，将其分为若干组合结构较为规则

的三维结构，然后进行网格划分。

网格数量要考虑计算结果的准确性，同时考虑计算时间的要求。对于四角切圆锅炉，网格数量宜控

制在300万以内。对于前后对冲锅炉，在保证计算精度和计算效率时，旋流燃烧器宜单独进行网格划分，

整个锅炉网格数量宜控制在500万以内。

根据几何模型和流动特性，在燃烧器区域应进行网格加密，冷灰斗区域和远离主燃烧器区域的网格

宜稀疏，宜采用不均匀网格，减少网格量。

划分网格时，要使网格线方向与流动方向保持一致。

5.4边界条件设置

进行燃煤电厂燃烧数值模拟前，进行电厂实际燃用煤的元素分析，获得煤的元素分析和热值。根据

锅炉厂设计和现场实际运行情况，获得一次风、二次风和三次风风速、风温等参数。基于制粉系统设计

参数和实际运行参数，获得煤粉的均匀性参数，包括最大粒径、最小粒径，给煤量，分布系数等参数。

5.5模型选择

工程中应用中宜选择双方程模型中的k模型。挥发份析出宜采用双方程模型，焦炭燃烧宜采用

扩散—动力控制燃烧模型。辐射传热宜采用P-1辐射模型。

5.6数值求解

在进行煤粉燃烧数值模拟时，宜预先计算得到一定收敛程度的流场，然后开展燃烧和传热的计算。

在进行燃烧计算时，宜进行燃烧器区域点火设置，一般将点火温度设置1800K。

5.7数据后处理

数值模拟完成后，进行流场、温度场、组分场结果分析，宜采用Tecplot，origin等数值模拟后处

理软件进行数据分析。

5.8结果验证

数值模拟结果应进行工程数据验证，验证数据包括：炉膛出口氧量，温度、飞灰含碳量数据。通过

现场采集数据与数值模拟结果进行对比分析。

6锅炉燃烧数值内容

6.1低NOx改造前后数值模拟

锅炉进行低NOx改造前后，宜进行数值模拟，为改造前后锅炉性能评估提供依据。进行低NOx改造

前后速度场、温度场、NOx浓度分布规律，对比分析改造前后流场和温度场变化，以及NOx浓度变化情

况。

6.2不同负荷下锅炉燃烧特性数值模拟

进行变负荷下，锅炉燃烧过程数值模拟，获得烟气温度、O2浓度、CO浓度、流场分布规律，为评估

不同负荷下锅炉性能提供依据。

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6.3变氧量下锅炉燃烧数值模拟

在锅炉负荷一定时，进行氧量变化后锅炉数值模拟，一般选取2.0%、2.5%、3.0%，分析流场、温

度、O2浓度、CO浓度变化规律，为评估变氧量下锅炉性能提供依据。

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附录A

（规范性）

锅炉设计、煤质特性、燃烧器设计参数

表A.1锅炉设计参数表

序号项目单位B-MCRBRL

1锅炉蒸发量t/h1950.21857.3

2过热器出口蒸汽压力MPa(a)25.425.3

3过热器出口蒸汽温度oC571571

4再热蒸汽流量t/h1590.41510.5

5再热器进口蒸汽压力MPa(a)4.824.57

6再热器出口蒸汽压力MPa(a)4.634.40

7再热器进口蒸汽温度oC327322

8再热器进口蒸汽温度oC569569

9给水温度oC290286

表A.2煤质特性参数表

项目符号单位设计煤种校核煤种

碳Car%60.5158.56

氢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%

挥发分Vdaf%36.5632.31

低位发热量Qnet.arKJ/kg2280022410

可磨系数HGI5457.64

变形温度DToC11001100

灰熔

软化温度SToC11501190

点

流动温度FToC11901270

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表A.3燃烧器设计参数（前后对冲锅炉）

项目单位数值

炉膛出口过量空气系数－1.14

燃烧器区域过量空气系数(设计值)－0.8

燃烧器区域过量空气系数(推荐范围)－0.75-0.9

总一次风量(含密封风