660MW超超临界四墙切圆锅炉燃烧特性数值模拟

发布时间：2020-10-30 09:58

　　 本文以某电厂HG-1968/29.3-YM5型660MW超超临界四墙切圆燃烧煤粉锅炉为研究对象,运用商业软件ANSYS ICEM搭建工程模型并进行网格划分,结合ANSYS FLUENT对其进行了数值模拟研究,通过数值模拟得到该型锅炉的性能特性变化规律,为该型锅炉的经济安全运行提供理论指导。本文首先对该锅炉的基本情况作了介绍,并对数值模拟的数学模型进行了简单介绍,根据各模型的特点,结合本研究对象的实际情况,在参考他人工作的基础上,选择了合适的数学模型。然后根据锅炉的实际尺寸和结构特点,在对其进行1:1实体建模和网格划分后,对锅炉额定工况进行了数值计算以确定网格划分及数学模型选择的合理性。在此基础上,分别研究了过量空气系数、SOFA风门挡板开度、磨煤机组合方式以及负荷变化对该锅炉的燃烧和NO_x生成特性的影响。并对各工况的流动特性、燃烧特性、组分分布以及NO_x排放特性进行了综合分析。结果表明,在一定程度上增加炉内空气量可以使燃烧更充分,减少飞灰中含碳量,但会增加NO_x排放。炉内过量空气系数在1.1~1.15时可取得较低的NO_x排放及较高的燃烧效率。在SOFA风率为30%的前提下,减小SOFA风门开度会使得实际切圆直径变大,尽管主燃烧区燃烧更充分,但会增加NO_x生成量。六层燃烧器全部投运工况下,锅炉燃烧效果较差,NO_x生成量较多,投运五层燃烧器时,磨煤机组合方式为ABCDE可取得最低的NO_x排放,组合方式为BCDEF时NO_x排放浓度最高。负荷减小使得炉内温度水平下降,NO_x排放减少,但气流组织和燃烬度较差。在对四墙切圆燃烧锅炉进行系统研究的基础上,本文通过改变主燃烧器的布置位置使其形成四角切圆燃烧模型,在保证其他条件一致的情况下对其展开数值模拟,并与四墙切圆燃烧模型进行对比。结果表明,无论在气流组织还是燃烧质量以及NO_x排放性能上,四墙切圆燃烧方式的表现都要优于四角切圆燃烧方式,为切圆燃烧方式的选型提供了参考。
【学位单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM621.2
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 燃煤锅炉研究现状
        1.2.1 燃煤锅炉主要燃烧方式
        1.2.2 低NOx控制技术
        1.2.3 数值模拟方法在燃煤锅炉研究的应用现状
        1.2.4 四墙切圆燃烧煤粉锅炉研究现状
    1.3 本文研究内容
    1.4 研究方法及路线
    1.5 本章小结
第2章 计算模型选择
    2.1 计算流体力学简介
    2.2 基本方程
    2.3 气相湍流模型
    2.4 辐射换热模型
    2.5 气固两相流模型
    2.6 煤粉燃烧模型
        2.6.1 挥发分析出模型
        2.6.2 气相湍流燃烧模型
        2.6.3 焦炭燃烧模型
X模型'>    2.7 NO_X模型
    2.8 本章小结
第3章 660MW四墙切圆锅炉燃烧数值模拟
    3.1 锅炉原型简介
    3.2 模型建立及网格的划分
    3.3 网格独立性验证
    3.4 计算方法与边界条件
    3.5 结果与验证
        3.5.1 炉内气流组织
        3.5.2 炉内温度场
    3.6 本章小结
X生成特性影响的数值模拟'>第4章 运行参数变化对锅炉燃烧及NO_X生成特性影响的数值模拟
X生成特性影响的数值模拟'>    4.1 过量空气系数对锅炉燃烧及NO_X生成特性影响的数值模拟
        4.1.1 工况说明
        4.1.2 结果与分析
        4.1.3 结论
X生成特性影响的数值模拟'>    4.2 SOFA风门开度对锅炉燃烧及NO_X生成特性影响的数值模拟
        4.2.1 工况说明
        4.2.2 结果与分析
        4.2.3 结论
X生成特性影响的数值模拟'>    4.3 磨煤机组合方式对锅炉燃烧及NO_X生成特性影响的数值模拟
        4.3.1 工况说明
        4.3.2 结果与分析
        4.3.3 结论
X生成特性影响的数值模拟'>    4.4 变负荷对锅炉燃烧及NO_X生成特性影响的数值模拟
        4.4.1 工况说明
        4.4.2 结果与分析
        4.4.3 结论
    4.5 本章小结
X生成的影响的数值模拟'>第5章 两种切圆燃烧方式对锅炉燃烧特性及NO_X生成的影响的数值模拟
    5.1 四角切圆锅炉网格划分
    5.2 结果与分析
    5.3 结论
    5.4 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果

【参考文献】

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本文编号：2862320