烟气脱硫装置已经成为除了锅炉、汽轮机和发电机三大主机以外，电厂又一个主要设备。电站煤粉锅炉加装烟气脱硫系统后，必须串联增压风机或者采用高压头引风机，才能将烟气排出系统。锅炉“内爆”是指当锅炉熄火或者高压头引风机误操作时，锅炉系统内瞬间产生的负压太高，超过炉墙承受压力，并对炉墙造成破坏的锅炉事故。国内锅炉由于加装脱硫系统而采用高压头引风机，这增大了“内爆”发生的可能性。 本文建立了锅炉全系统的三维数学模型，对带有脱硫系统锅炉的“内爆”进行了模拟试验研究，以及对有、无脱硫系统的1025t/h锅炉的“内爆”分别进行了数值计算，系统地研究了脱硫系统对锅炉“内爆”的影响，提高了“内爆”的认知水平，为“内爆”防范提供了有益的建议。 考虑了对流受热面管道、烟气变物性、风机等因素对流场的影响，建立了包含炉膛和烟道的全系统三维非稳态数学模型。计算区域以燃烧器出口为入口边界，以风机出口为出口边界。应用多孔介质算法对烟道内部结构进行简化处理。假设竖井烟道和水平烟道为各向同性多孔介质，空气预热器为各向异性多孔介质，引入体积孔隙率表征烟道和空气预热器内换热面的存在和所占的体积份额。对多孔介质的动量方程和能量方程进行修正，使其符合烟气在烟道和空气预热器内流动和换热的特征。湍流模型采用k-ε模型，辐射换热采用P-1模型，煤粉颗粒运动采用拉格朗日模型。 建立了单引风机布置、负压运行的燃气试验炉。试验从快速断燃料、延时断燃料、不同负荷下快速断燃料、快速断燃料的同时关小进气阀门、同时切断燃料和风机电源等工况，对锅炉加装脱硫系统前、后的压力特性进行了模拟试验研究。研究得出：快速切断燃料后，系统在0.3s内产生最大负压，其中炉膛负压变化幅度最大，引风机入口负压变化幅度最小；切断燃料用的时间越长，炉膛产生的最大负压越小，且来得越晚；切断燃料的同时减少进风量，增大炉膛产生的最大负压；同时切断燃料和引风机电源，炉膛产生的最大负压不会因风机断电而减小。比较加装脱硫系统前、后的模拟试验数据，结果表明：由于排烟阻力增大而采用高压头引风机，使炉膛在各工况下产生的最大负压都增大。 运用建立的数学模型对试验工况进行数值计算，计算值与试验结果进行比较，误差较小，证明可以应用此模型对锅炉“内爆”进行深入研究。以1025t/h锅炉为计算对象，对锅炉“内爆”进行了非稳态数值研究。研究得出：熄火后，烟气温度的下降、水蒸气含量的减少、二氧化碳含量的减少引起的烟气质量的降低、送风速度小于引风机引风速度，导致了锅炉在0.45s内产生最高负压。炉膛由于其烟气温度和组分变化最快，产生的负压最大，其值大于引风机全压头，但随断煤时间加长，此规律将发生改变。锅炉负荷越低，熄火后炉膛产生的最大负压值越小，“内爆”产生的可能性越小。 锅炉容量越小，熄火后炉膛产生的最大负压值越小。锅炉主燃料跳闸后，关闭一次风，加大了锅炉“内爆”产生的可能性。以加装了脱硫塔的1025t/h锅炉为计算对象，对锅炉“内爆”进行了非稳态数值研究。研究结果表明：加装脱硫系统后，采用高压头引风机，导致熄火后炉膛产生的最大负压值增大，且产生的时间提早，更容易产生“内爆”事故。此规律随脱硫塔阻力的增大而愈加明显。断煤用的时间越长，炉膛产生的最大负压越小，且产生得越晚，但加装脱硫系统后，必须采用更长的时间去切断燃料，才能减小“内爆”产生的可能性。加装脱硫系统后，主燃料跳闸切断一次风导致炉膛产生的负压更大，“内爆”产生的可能性增加。加装脱硫系统后，在低负荷熄火锅炉产生“内爆”的可能性也增加。