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燃用高碱煤锅炉积灰结渣模型与数值模拟研究现状及进展

煤炭学报
网络首发时间：2025-02-24 08:48:31

作者

袁天霖马国伟王长安常刘军
单位

西安交通大学绿色氢电全国重点实验室
摘要

新疆准东矿区蕴藏大量煤炭资源，具有超低灰分、热值高、易燃尽、含硫量低等众多优点，是动力用煤的理想选择。然而，直接燃用高碱煤会导致锅炉内严重的积灰结渣现象，影响锅炉安全和效率。在以往的研究中，已经建立了较为成熟的预测灰沉降行为的模型。系统全面地综述了数值模拟过程中燃高碱煤锅炉内灰颗粒的形成、沉积、生长机理及黏附准则，对各种灰沉积模型的原理和优缺点进行了论述。在此基础上，对燃烧高碱燃料锅炉内炉膛受热面、对流管束、过热器及再热器表面以及燃烧器附近的积灰结渣数值模拟研究进行了总结。讨论了高碱煤锅炉与普通锅炉积灰结渣的差异性。①高碱煤中高含量的Na以及有机结合态元素在燃烧过程中易气化，从而更容易形成细颗粒。②冷凝沉积也是导致燃用高碱煤后炉内严重积灰结渣的主要作用机制。③高碱煤灰渣中亚微米颗粒的相变、气态AAEMs化合物的非均相凝结、超细颗粒的凝聚作用均促进了高碱煤锅炉内沉积层的生长。④高含量的AAEMs化合物使得熔融态灰颗粒捕获粒子的能力大幅增强。同时对锅炉燃烧高碱煤的科学研究发展方向进行了展望。为了准确地预测高碱煤灰分的沉积过程，还需建立更复杂、更全面的灰分沉积模型，综合考虑灰颗粒的生成、撞击、黏附、反弹、侵蚀以及沉积形态预测。
关键词

高碱煤积灰结渣数值模拟沉积机理锅炉
文章目录

1. 研究背景及意义
2. 灰形成、沉积、生长机理研究现状
2.1 灰颗粒形成机理
2.2 灰颗粒沉积机理
2.3 积灰生长机理
3. 飞灰颗粒黏附模型
3.1 临界粘度模型
3.2 临界速度模型
3.3 能量平衡模型
4. 燃用高碱煤炉内积灰结渣数值模拟
4.1 炉膛受热面积灰结渣模拟
4.2 对流管束受热面积灰结渣模拟
4.3 燃烧器附近及预燃室内积灰结渣模拟
5. 总结与展望
引用格式

袁天霖,马国伟,王长安,等.燃用高碱煤锅炉积灰结渣模型与数值模拟研究现状及进展[J/OL].煤炭学报,1-23[2025-02-25].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.1361.
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