華北電力大學(xué) 劉鵬宇，南網(wǎng)科技 李德波 等：燃煤電廠(chǎng)煤粉燃燒過(guò)程中輻射傳熱計(jì)算方法研究進(jìn)展與展望
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專(zhuān)家意見(jiàn)
燃煤火力發(fā)電依然是電力生產(chǎn)的主力軍，而典型煤粉爐中90%以上的熱量以輻射傳熱的形式進(jìn)行，因此對(duì)鍋爐機(jī)組爐膛內(nèi)輻射傳熱數(shù)值計(jì)算方法研究是目前研究的重要方向。文章對(duì)燃煤電廠(chǎng)鍋爐機(jī)組中輻射傳熱計(jì)算的基本方程及其假設(shè)進(jìn)行介紹并指出了困擾輻射傳遞方程求解的困難之處；接著，對(duì)基于求解受熱面熱流密度的輻射傳熱模型以及基于空間方向的輻射傳熱模型進(jìn)行了綜述和展望。并列舉了計(jì)算案例并對(duì)不同模型作了比較分析。
文章發(fā)表在《廣東電力》2022年4期。歡迎廣大讀者閱讀。可點(diǎn)擊文后“閱讀原文”，登錄我刊網(wǎng)站免費(fèi)下載PDF文章。
文章精選
燃煤電廠(chǎng)煤粉燃燒過(guò)程中輻射傳熱計(jì)算方法研究進(jìn)展與展望
劉鵬宇1, 李德波2, 劉彥豐1, 陳兆立2, 廖宏楷2, 馮永新2
1. 華北電力大學(xué) 動(dòng)力工程系，河北 保定 071003;
2. 南方電網(wǎng)電力科技股份有限公司，廣東 廣州 510080
摘要：輻射傳熱是燃煤電廠(chǎng)煤粉燃燒過(guò)程中最主要的傳熱方式，其數(shù)值計(jì)算的方法和模型精度是開(kāi)展?fàn)t內(nèi)火焰及受熱面溫度監(jiān)測(cè)的重要影響因素。綜述了區(qū)域法、離散坐標(biāo)法、離散傳遞法、蒙特卡洛法和DRESOR法等輻射傳熱計(jì)算方法的機(jī)理、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用，并基于現(xiàn)役火電機(jī)組的工程實(shí)際需要對(duì)各方法進(jìn)行總結(jié)和展望。研究結(jié)果表明：區(qū)域法應(yīng)進(jìn)一步簡(jiǎn)化直接交換面積的計(jì)算，并開(kāi)發(fā)改進(jìn)算法或與其他方法耦合，以應(yīng)用于非灰體和散射性介質(zhì)的輻射傳熱計(jì)算中；離散坐標(biāo)法、離散傳遞法應(yīng)在原模型基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，以應(yīng)用于工程實(shí)際；蒙特卡洛法應(yīng)基于商業(yè)計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬后的爐內(nèi)溫度計(jì)算結(jié)果來(lái)開(kāi)展研究；DRESOR法具有良好的應(yīng)用前景，應(yīng)多基于現(xiàn)役火電機(jī)組開(kāi)展輻射傳熱計(jì)算方面的研究。
基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目
作者簡(jiǎn)介：
劉鵬宇(1997)，男，甘肅蘭州人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)槊悍廴紵拔廴疚锟刂�、燃煤電廠(chǎng)數(shù)值模擬、熱力計(jì)算、壁溫和水動(dòng)力算法，E-mail：ncepulpy@126.com;
李德波(1983)，通信作者，男，湖北宜昌人，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士，研究方向?yàn)槊悍廴紵碚撗芯�、�?shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，超超臨界鍋爐調(diào)試、試驗(yàn)和技術(shù)監(jiān)督，煤粉燃燒高級(jí)數(shù)值模擬，大規(guī)模并行計(jì)算方法和程序開(kāi)發(fā)等，E-mail：ldbyx@126.com
劉彥豐(1965)，男，河北邢臺(tái)人，教授，碩士生導(dǎo)師，博士，主要研究方向?yàn)殡娬惧仩t燃燒技術(shù)、強(qiáng)化傳熱等，E-mail：liuyf100@sina.com
引文信息
★ 劉鵬宇, 李德波, 劉彥豐, 等. 燃煤電廠(chǎng)煤粉燃燒過(guò)程中輻射傳熱計(jì)算方法研究進(jìn)展與展望[J]. 廣東電力, 2022, 35(4): 11-20.
LIU Pengyu, Li Debo, LIU Yanfeng, et al. Research Progress and Prospect of Radiative Heat Transfer Calculation Method in Pulverized Coal Combustion Process on Coal-fired Power Plant[J]. Guangdong Electric Power, 2022, 35(4): 11-20.
主要內(nèi)容
研 究 背 景
氣候變化是我國(guó)乃至世界所面臨的最嚴(yán)重挑戰(zhàn)之一。目前煤炭資源仍是我國(guó)能源消費(fèi)的主體，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年煤炭占我國(guó)一次能源生產(chǎn)近7成，消費(fèi)的一半以上，而我國(guó)目前發(fā)電結(jié)構(gòu)仍然以火力發(fā)電為主，80%的CO2排放來(lái)自電力和工業(yè)部門(mén)。為實(shí)現(xiàn)我國(guó)向世界承諾的碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，我國(guó)能源政策逐漸向風(fēng)電、水電和核電等清潔能源發(fā)電方式傾斜。但清潔能源具有隨機(jī)性、間歇性和不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，造成清潔能源大規(guī)模并網(wǎng)難以消納和電網(wǎng)調(diào)峰難題，因此，目前仍為我國(guó)主力發(fā)電形式的燃煤火力發(fā)電須承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰的重任。
存在問(wèn)題
開(kāi)展?fàn)t內(nèi)火焰監(jiān)視需要電荷耦合器提供的高分辨率輻射圖像，通過(guò)數(shù)值計(jì)算方法來(lái)分析得出爐膛內(nèi)各受熱面的溫度分布情況，因此需要采用能夠提供爐內(nèi)高分辨率圖像的輻射傳熱模型。典型煤粉爐中90%以上的熱量以輻射傳熱的形式進(jìn)行，因此鍋爐機(jī)組爐膛內(nèi)輻射傳熱數(shù)值計(jì)算方法是目前研究的重要方向。
本文研究?jī)?nèi)容
本文介紹燃煤電廠(chǎng)鍋爐機(jī)組中輻射傳熱計(jì)算的基本方程及其假設(shè)，指出困擾輻射傳遞方程求解的難題，對(duì)基于求解受熱面熱流密度的輻射傳熱模型和基于空間方向的輻射傳熱模型進(jìn)行綜述和討論，從獲得精確的壁面熱流和高方向分辨率輻射強(qiáng)度2個(gè)方面展開(kāi)分析，為精確、動(dòng)態(tài)掌握爐膛燃燒情況提供理論依據(jù)。
