400t/h四角切圆燃煤锅炉燃烧和NO_x排放的数值模拟
发布时间：2020-12-28 03:52
我国不断增长的电力需求导致化石能源消耗速度快速增加。燃煤电站锅炉在发电时有大量的氮氧化物和硫化物等污染物排放到大气中。民众对环境保护的关注持续升温,更为严格的针对大型燃煤电厂污染物排放限值的法规已经提上议程。为满足更为严厉的污染物排放要求,研究者重点研究高效能源转化工艺、减少污染物排放的技术和锅炉宽泛的负荷性能调节。本文综述了氮氧化物的生成还原机理,调研了国内电厂氮氧化物排放的工程技术,对某电厂的NOx排放及锅炉热效率等进行了测试。在科学研究和工业应用中,计算流体力学软件已经成为模拟锅炉系统有力的工具。本文利用CFD软件Fluent,全尺寸三维数值研究400t/h四角切圆燃烧锅炉内的流动、燃烧和NOx的形成。气相的描述采用时均化的欧拉方法,建立了控制方程组,包括质量守恒方程,能量守恒方程,湍动能和耗散率守恒方程,湍动能和耗散率采用k-ε模型模拟。煤粉颗粒相流动采用随机轨道方法,气相湍流燃烧使用混合分数概率密度函数模型,挥发分析出模型为双步竞争反应热解模型,焦炭燃烧采用动力/扩散控制燃烧模型,通过后处理的方法预测氮氧化物的生成。在计算中考虑了热...
【文章来源】：沈阳工程学院辽宁省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图４．１锅炉结构布置简图
为避免网格结构带来伪扩散，本文采用的网格单元的原则是：保证进入计算区域的??气流的合速度方向垂直于入日边界的网格体，即流体垂直进入入口，从而减少数值伪扩??散。图４．４ａ，图４．４ｂ分别是炉膛中屯、面在深度方向，中屯、截面在宽度方向的网格，图??４．４ｃ为炉膛体网格。炉膛燃烧器区域生成的网格如图４．５所示，其中内部过渡区域如图??４．６所示。从图４．４，图４．５可１＾看出，折焰角附近流通面积小，且结构不规则，因此会??产生气流的加速和转向，文中通过加密该区域网格，获得该处的物理量。从图４．６中可??Ｗ看出，炉膛过渡区域网格是由兰角型面元组成六面体网格。??－—ＩＩ?｜．，‘｜川丽町画＾??；；；；；；；；；；；；；；；；?雜稱衬削Ｉ?觀?｜｜?牛：：等??ｉ国圓国??１０：?｜ｈ；｜謹?１?ＩＩＩ?１＊１１??－Ｕ?ｌ（！?ｌ，ｉ?１．化ｊ?ｊｉＵＵ．！．ｙ４ｌ骗ｙｊ接??ｗ?ｐＴ－＾．ｒ．ｃｎｒａｐｌｉ｜ｊ?；ｉ５????＾＾＾＾ＨｊｊＬｌＭＵＬＩ?Ｉ?Ｍ?Ｉ?Ｕ?Ｕ＊＊Ｗ￣Ｈｔ＊王判■４ＶＷＳｆｔ＊ｔｙ巧？??！?：，Ｊ；?ｉ?Ｆ，：?；，Ｉ?！．｝，？＾，．
．４数值模拟的条件与计算工况??为了深入理解燃煤锅炉炉内的复杂流动、燃烧等现象，计算了?１８种燃烧工况。数??权拟中米用的煤粉燃料性质如表４．１所尔，煤粉颗粒直径按Ｒｏｓｉｎ－Ｒａｍｍｌｅｒ方法分布。??２加＝２％，民９０＝２２％。煤样的物性参数见表４．２。??表４．１煤质分析结果??Ｔａｂ．?４．１?Ｃｏａｋｑｕａｌｉｌｙ?ａｎａｌｙｓｉｓ??ａｒ（％）?ＦＣａｒ（％）?Ａａｒ（％）?Ｖｄａｌｆ／。）?Ｃａｒ（％）?Ｈａｒ（％）?Ｎｍ（％）?〇ａｒ（％）?Ｓａｒ?（％）?Ｑｎｅ，．ａｒ（ＫＪ／ｋｇ）??．００?５６．７３?２１．９４?１９．０２?５９．３９?３．４２?０．９４?Ｊｍ?＾?２３３７０??表４．２煤样物性参数??Ｔａｂ．?４．２?Ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｐｒｏｐｅｒｔｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｏａｌ??密度（ｋｇ／ｍ３）￣比热（Ｊ／ｋｇ．ｋ）导热系数?膨胀系数发射率散射率热解温度（Ｋ）??（ｗ／ｍ．ｋ）??１３００?１０００?０．１４?２?０．９?０．６?＾??在文中采取十八种计算工况对锅炉进行数值计算，Ｗ期发现锅炉的最好的运行工??
【参考文献】：
期刊论文
[1]过量空气系数对300MW锅炉炉内煤粉燃烧过程影响的数值模拟[J]. 童家麟,赵振宁,叶学民,王晶晶. 华北电力技术. 2012(08)
[2]采用双混合分数/概率密度函数方法模拟混煤燃烧[J]. 苏胜,蔡兴飞,吕宏彪,孙路石,向军,奉诚,王小龙. 中国电机工程学报. 2012(02)
[3]200MW四角切圆燃烧锅炉改造工况数值模拟[J]. 潘维,池作和,斯东波,阮涛,岑可法. 中国电机工程学报. 2005(08)
[4]运行参数对锅炉煤粉着火燃烧和飞灰含碳量影响的数值研究[J]. 陈炳华,张颉,孙锐,吴少华,秦裕琨. 动力工程. 2004(04)
[5]超细煤粉的细度对再燃还原NO的影响[J]. 刘忠,阎维平,高正阳,赵莉,王小敏. 中国电机工程学报. 2003(10)
[6]燃烧优化降低锅炉NOx排放的试验研究[J]. 高小涛,高绥强,张恩先. 锅炉技术. 2003(03)
[7]200MW四角切向煤粉锅炉空气动力场冷态模化和数值模拟[J]. 王鹏翔,杨威,陆慧林. 电站系统工程. 2002(04)
[8]降低300MW贫煤锅炉NO_X排放的试验研究[J]. 程俊峰,曾汉才,熊蔚立,黄伟. 中国电机工程学报. 2002(05)
[9]贫煤焦催化还原NO的实验研究[J]. 钟北京,张怀山. 工程热物理学报. 2002(02)
[10]切圆燃烧煤粉炉的空气分级燃烧改造[J]. 邱广明,阎志勇,张慧娟,刘启旺,王林江. 环境污染与防治. 2001(04)
博士论文
[1]四角切圆燃煤锅炉超细煤粉再燃技术数值试验研究[D]. 贾艳艳.大连理工大学 2008
[2]超细粉再燃降低NOx排放的热态试验研究与数值模拟[D]. 徐璋.浙江大学 2003
硕士论文
[1]0.5MW中心给粉旋流燃烧器的燃烧特性数值模拟研究[D]. 李晶.哈尔滨工业大学 2012
[2]锅炉改烧烟煤采用低温烟气对燃烧与NO_X排放影响的数值模拟[D]. 杨蓓.华中科技大学 2012
[3]基于SOFA风改造的300MW煤粉锅炉燃烧优化数值模拟研究[D]. 李代力.浙江大学 2012
[4]2080t/h四角切圆燃烧锅炉的数值模拟[D]. 段耀辉.太原理工大学 2011
本文编号：2943077
【文章来源】：沈阳工程学院辽宁省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图４．１锅炉结构布置简图
为避免网格结构带来伪扩散，本文采用的网格单元的原则是：保证进入计算区域的??气流的合速度方向垂直于入日边界的网格体，即流体垂直进入入口，从而减少数值伪扩??散。图４．４ａ，图４．４ｂ分别是炉膛中屯、面在深度方向，中屯、截面在宽度方向的网格，图??４．４ｃ为炉膛体网格。炉膛燃烧器区域生成的网格如图４．５所示，其中内部过渡区域如图??４．６所示。从图４．４，图４．５可１＾看出，折焰角附近流通面积小，且结构不规则，因此会??产生气流的加速和转向，文中通过加密该区域网格，获得该处的物理量。从图４．６中可??Ｗ看出，炉膛过渡区域网格是由兰角型面元组成六面体网格。??－—ＩＩ?｜．，‘｜川丽町画＾??；；；；；；；；；；；；；；；；?雜稱衬削Ｉ?觀?｜｜?牛：：等??ｉ国圓国??１０：?｜ｈ；｜謹?１?ＩＩＩ?１＊１１??－Ｕ?ｌ（！?ｌ，ｉ?１．化ｊ?ｊｉＵＵ．！．ｙ４ｌ骗ｙｊ接??ｗ?ｐＴ－＾．ｒ．ｃｎｒａｐｌｉ｜ｊ?；ｉ５????＾＾＾＾ＨｊｊＬｌＭＵＬＩ?Ｉ?Ｍ?Ｉ?Ｕ?Ｕ＊＊Ｗ￣Ｈｔ＊王判■４ＶＷＳｆｔ＊ｔｙ巧？??！?：，Ｊ；?ｉ?Ｆ，：?；，Ｉ?！．｝，？＾，．
．４数值模拟的条件与计算工况??为了深入理解燃煤锅炉炉内的复杂流动、燃烧等现象，计算了?１８种燃烧工况。数??权拟中米用的煤粉燃料性质如表４．１所尔，煤粉颗粒直径按Ｒｏｓｉｎ－Ｒａｍｍｌｅｒ方法分布。??２加＝２％，民９０＝２２％。煤样的物性参数见表４．２。??表４．１煤质分析结果??Ｔａｂ．?４．１?Ｃｏａｋｑｕａｌｉｌｙ?ａｎａｌｙｓｉｓ??ａｒ（％）?ＦＣａｒ（％）?Ａａｒ（％）?Ｖｄａｌｆ／。）?Ｃａｒ（％）?Ｈａｒ（％）?Ｎｍ（％）?〇ａｒ（％）?Ｓａｒ?（％）?Ｑｎｅ，．ａｒ（ＫＪ／ｋｇ）??．００?５６．７３?２１．９４?１９．０２?５９．３９?３．４２?０．９４?Ｊｍ?＾?２３３７０??表４．２煤样物性参数??Ｔａｂ．?４．２?Ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｐｒｏｐｅｒｔｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｏａｌ??密度（ｋｇ／ｍ３）￣比热（Ｊ／ｋｇ．ｋ）导热系数?膨胀系数发射率散射率热解温度（Ｋ）??（ｗ／ｍ．ｋ）??１３００?１０００?０．１４?２?０．９?０．６?＾??在文中采取十八种计算工况对锅炉进行数值计算，Ｗ期发现锅炉的最好的运行工??
【参考文献】：
期刊论文
[1]过量空气系数对300MW锅炉炉内煤粉燃烧过程影响的数值模拟[J]. 童家麟,赵振宁,叶学民,王晶晶. 华北电力技术. 2012(08)
[2]采用双混合分数/概率密度函数方法模拟混煤燃烧[J]. 苏胜,蔡兴飞,吕宏彪,孙路石,向军,奉诚,王小龙. 中国电机工程学报. 2012(02)
[3]200MW四角切圆燃烧锅炉改造工况数值模拟[J]. 潘维,池作和,斯东波,阮涛,岑可法. 中国电机工程学报. 2005(08)
[4]运行参数对锅炉煤粉着火燃烧和飞灰含碳量影响的数值研究[J]. 陈炳华,张颉,孙锐,吴少华,秦裕琨. 动力工程. 2004(04)
[5]超细煤粉的细度对再燃还原NO的影响[J]. 刘忠,阎维平,高正阳,赵莉,王小敏. 中国电机工程学报. 2003(10)
[6]燃烧优化降低锅炉NOx排放的试验研究[J]. 高小涛,高绥强,张恩先. 锅炉技术. 2003(03)
[7]200MW四角切向煤粉锅炉空气动力场冷态模化和数值模拟[J]. 王鹏翔,杨威,陆慧林. 电站系统工程. 2002(04)
[8]降低300MW贫煤锅炉NO_X排放的试验研究[J]. 程俊峰,曾汉才,熊蔚立,黄伟. 中国电机工程学报. 2002(05)
[9]贫煤焦催化还原NO的实验研究[J]. 钟北京,张怀山. 工程热物理学报. 2002(02)
[10]切圆燃烧煤粉炉的空气分级燃烧改造[J]. 邱广明,阎志勇,张慧娟,刘启旺,王林江. 环境污染与防治. 2001(04)
博士论文
[1]四角切圆燃煤锅炉超细煤粉再燃技术数值试验研究[D]. 贾艳艳.大连理工大学 2008
[2]超细粉再燃降低NOx排放的热态试验研究与数值模拟[D]. 徐璋.浙江大学 2003
硕士论文
[1]0.5MW中心给粉旋流燃烧器的燃烧特性数值模拟研究[D]. 李晶.哈尔滨工业大学 2012
[2]锅炉改烧烟煤采用低温烟气对燃烧与NO_X排放影响的数值模拟[D]. 杨蓓.华中科技大学 2012
[3]基于SOFA风改造的300MW煤粉锅炉燃烧优化数值模拟研究[D]. 李代力.浙江大学 2012
[4]2080t/h四角切圆燃烧锅炉的数值模拟[D]. 段耀辉.太原理工大学 2011
本文编号：2943077
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