燃煤电站锅炉燃烧特性与NO_x排放的数值模拟研究

发布时间：2017-10-17 22:28

  本文关键词：燃煤电站锅炉燃烧特性与NO_x排放的数值模拟研究

  更多相关文章： 数值模拟 燃尽风率 过量空气系数 燃烧特性 低NO_X排放

【摘要】：作为煤炭生产大国,火力发电目前和未来短时间内仍在我国电力行业有举足轻重的地位,随着经济发展,人口不断增加,人均用电量的上升,电厂装机容量随之上升,火电厂污染物排放量也将增大,其中燃煤锅炉氮氧化物的排放对环境影响巨大,如何有效提高锅炉效率同时降低氮氧化物的排放是火电企业面临的严峻问题。本文以某电厂660MW燃煤锅炉为研究对象,用GAMBIT建立了该锅炉炉膛的网格模型,采用FLUENT对该锅炉进行了燃烧数值模拟,选用模型如下:气相湍流模型选用k-e双方程模型,辐射模型选用P1模型,燃烧选用非预混燃烧模型,颗粒相追踪选用随机轨道模型,焦炭燃烧选用动力/扩散限制反应模型,利用这些模型进行了设计工况的数值模拟,围绕高效率低排放展开研究,预测了炉内温度场、各气体组分物质及NO_X的生成量及浓度分布,在此基础上,确定了较优的燃烧方案,并与电厂实际运行相对比,验证了模拟的合理性。本文依据NO_X控制理论,在如下影响因素下对锅炉燃烧进行了数值模拟:1)在各层风率一定的前提下,对炉内过量空气系数为1.10、1.15、1.20、1.25四种情况作了模拟对比,得出了炉内过量空气系数较优的燃烧方案;2)在过量空气系数一定的前提下,对炉内燃尽风配风量分别为10%、20%、30%三种情况做了模拟对比。模拟结果表明,最优过量空气系数为1.15,当过量空气系数增大,炉膛出口CO含量降低,但NO_X浓度上升时,主燃烧区温度也因为冷风稀释,温度降低,过量空气系数减少,炉膛出口CO上升,且由于主燃烧区氧气过少,导致燃烧缓慢,主燃烧区温度偏低。燃尽风率的模拟结果表明,当燃尽风率为20%时,NO_X排放控制在298.82mg/m3,炉膛出口烟温较低,锅炉效率较高,出口的CO水平也比较理想,当燃尽风率减少到10%,NO_X排放量增加,当燃尽风率增加到30%时,炉膛出口平均温度略高。通过对结果的分析比较,得出了较优的燃烧方案,可以对该锅炉的运行起到指导参考作用。
【关键词】：数值模拟 燃尽风率 过量空气系数 燃烧特性 低NO_X排放
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM621.2;X773
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 研究背景8-10
• 1.2 NO_X的危害10
• 1.3 NO_X的生成机理10-13
• 1.4 低NO_X控制技术13-17
• 1.5 本文研究内容17
• 1.6 本章小结17-19
• 第2章 数值模拟的模型选择19-33
• 2.1 软件介绍19
• 2.2 模型及选择19-21
• 2.2.1 煤燃烧过程19-20
• 2.2.2 基本方程20-21
• 2.3 气相湍流模型21-23
• 2.4 辐射换热模型23-25
• 2.4.1 模型选择23
• 2.4.2 P-1 模型计算23-25
• 2.5 煤粉燃烧及其模型选择25-29
• 2.5.1 气固两相流模型25
• 2.5.2 挥发分析出模型25-27
• 2.5.3 气相湍流燃烧27-28
• 2.5.4 焦炭模型28-29
• 2.6 NO_X模型29-33
• 2.6.1 热力型NO_X生成预测29-30
• 2.6.2 燃料型NO_X生成预测30-32
• 2.6.3 快速型NO_X生成预测32-33
• 第3章 锅炉33-40
• 3.1 锅炉设备简介33-35
• 3.2 燃烧器及布置35-36
• 3.3 煤及选择36-37
• 3.4 模型的建立与网格的划分37-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 风量配比对锅炉燃烧特性及NO_X生成影响的数值模拟40-54
• 4.1 本章所用煤种及分析40
• 4.2 边界条件说明40-42
• 4.3 本章模拟选用的模型42
• 4.4 模拟结果及分析42-53
• 4.4.1 温度分布42-46
• 4.4.2 炉膛O_2、CO、CO_2浓度分布46-51
• 4.4.3 NO_X浓度分布51-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 过量空气系数对锅炉燃烧特性及NO_X生成的影响的数值模拟54-60
• 5.1 本章所用煤种及分析54-55
• 5.2 边界条件说明55
• 5.3 本章模拟选用的模型55-56
• 5.4 模拟结果及分析56-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第6章 总结与展望60-62
• 6.1 总结60-61
• 6.2 展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-67
• 攻读学位期间的研究成果67

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本文编号：1051396