基于CFD电站煤粉炉物理场模拟的仿真平台开发

发布时间：2023-10-04 02:22

　　近年来电力工业的节能减排受到政府和社会各界的高度重视,要实现燃煤发电企业的高效低污染生产,提高煤粉锅炉的能量转换效率和设备运行水平是重要的手段。但燃料燃烧物理化学过程的复杂性使得锅炉炉膛内部的运行情况长期缺乏实时、准确和全面的信息获取方法,很大程度上阻碍了煤燃烧清洁转换技术的发展。CFD仿真方法是通过高性能计算机的数值模拟获得炉内物理场数据的一种有效途径,在电站锅炉的设计和改造工程中已有一定推广。然而CFD软件的实际应用功能在设计上侧重于通用性,不便于特定对象的仿真应用。因此,开发专门用于煤粉锅炉数值模拟的仿真平台,对指导燃煤发电企业的高效清洁运营有重要意义。本文先以某热电联产机组的300MW煤粉炉为对象建立几何模型,并在ICEM软件中用结构化网格划分。锅炉整体的网格质量值平均0.89,整体质量中等偏上。再根据四角切圆煤粉炉内涉及的物化过程选定适用的数理模型,借助Fluent进行模拟计算。通过把DCS中提取并处理后的运行数据作为输入条件和参数,得到了实际工况下的模拟结果,并将各工况下炉膛出口参数的模拟值与DCS中对应的运行数据进行了对比校验。验证结果表明,数值计算得出的锅炉出口参数和D...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACRT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 锅炉物理场重建技术的研究应用概况
        1.2.2 利用CFD模拟方法构建电站锅炉仿真平台的研究现状
        1.2.3 结合CFD模拟方法和DCS数据信息构建数据库的研究发展
    1.3 本文的主要研究内容
第二章 煤粉在炉内燃烧的机理与相关模型的选用
    2.1 炉内燃烧机理与模型
    2.2 数值模拟方法及基本控制方程
    2.3 湍流流动模型
    2.4 气固两相流模型
        2.4.1 拉格朗日法和欧拉法在气固两相流中的应用
        2.4.2 煤粉炉中气固两相流动的处理方式及模型计算
    2.5 煤粉燃烧模型
        2.5.1 挥发份析出模型
        2.5.2 挥发份燃烧模型
        2.5.3 焦炭燃烧模型
    2.6 辐射传热模型
        2.6.1 辐射模型简介
        2.6.2 辐射模型的选用
    2.7 本章小结
第三章 仿真对象建模和网格划分
    3.1 仿真对象
    3.2 对象模型化
    3.3 网格划分与加密
    3.4 网格质量评估
    3.5 本章小结
第四章 结合DCS数据的运行工况模拟与验证
    4.1 DCS数据的提取
    4.2 结合DCS数据的运行工况模拟
    4.3 运行工况的模拟结果验证
    4.4 运行工况的炉内物理场分析
        4.4.1 66.5 %负荷的炉内物理场
        4.4.2 85%负荷的炉内物理场
    4.5 本章小结
第五章 电站煤粉炉仿真平台
    5.1 仿真平台的模型结构及总体框架
        5.1.1 仿真平台的模型结构
        5.1.2 仿真平台的总体框架
        5.1.3 仿真平台应用的基本流程
    5.2 仿真平台的开发与演示
        5.2.1 仿真平台软件的开发
        5.2.2 仿真平台的关键技术
        5.2.3 仿真平台的功能演示
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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本文编号：3851121