燃煤锅炉掺烧生物质气燃烧特性及产物数值模拟

发布时间：2017-10-24 12:23

  本文关键词：燃煤锅炉掺烧生物质气燃烧特性及产物数值模拟

  更多相关文章： 生物质气 混燃 数值模拟 温度场 烟气组分

【摘要】：燃煤锅炉中掺烧生物质气技术是近些年来发展起来的一种高效、低污染的清洁燃烧技术。结合目前国内外燃煤锅炉掺烧生物质气的研究及发展现状,针对掺烧时面临的许多现实和技术问题,论文利用数值模拟方法对燃煤锅炉掺烧生物质气的燃烧过程进行了研究。主要研究内容如下:1.基于300MW机组燃煤锅炉的结构特性,依据生物质气与煤粉掺烧理论,搭建了生物质气和煤粉的混合燃烧模型,选取气相湍流模型、气固两相流模型、气相湍流燃烧模型、挥发分析出模型和焦炭燃烧模型,辐射模型等对燃煤锅炉掺烧生物质气的混燃过程进行数学描述。2.利用Gambit对300MW机组燃煤锅炉的炉膛结构进行网格划分,确定了数值模拟的边界条件。利用Fluent对额定负荷工况下炉内空气场进行数值模拟,得到了炉内良好的流场分布。并根据锅炉设计工况,模拟不同的生物质气掺烧工况,计算得到不同工况下的初始条件和边界条件。3.分析了燃煤锅炉掺烧不同温度的生物质气前后各种燃烧工况下的炉膛内部的速度场、温度场以及烟气组分场等的分布规律。与纯煤燃烧工况相比,掺烧后炉膛燃烧器区域气流速度增大,炉膛出口O_2和CO体积分数增大。随着生物质气掺烧温度从300℃到600℃,炉膛内的最高燃烧温度从1845K降到1745K,,在炉膛出口处,O_2体积分数逐渐升高,CO体积分数呈现下降趋势,CO_2的体积分数逐渐升高。4.分析了掺烧600℃生物质气不同喷口位置下炉内燃烧的温度场、速度场以及烟气组分场等的分布规律。随着喷口位置的上升,炉膛出口烟气温度下降;O_2体积分数逐渐下降;CO体积分数基本与纯煤燃烧一致;CO_2的体积分数基本保持不变,皆比纯煤燃烧时要高。
【关键词】：生物质气 混燃 数值模拟 温度场 烟气组分
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK6;TK229.6
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 燃煤锅炉掺烧生物质气国内外研究现状10-12
• 1.3 课题研究内容12-13
• 2 燃煤锅炉掺烧生物质气理论基础及数学建模13-25
• 2.1 燃煤锅炉掺烧生物质气理论基础13-15
• 2.1.1 锅炉概况13-14
• 2.1.2 掺烧生物质理论14-15
• 2.2 燃煤锅炉掺烧生物质气数学建模15-24
• 2.2.1 基本方程16
• 2.2.2 气相湍流模型16-18
• 2.2.3 气固两相流模型18-19
• 2.2.4 气相湍流燃烧模型19-20
• 2.2.5 挥发分析出模型20-21
• 2.2.6 焦炭燃烧模型21-22
• 2.2.7 辐射传热模型22-24
• 2.3 本章小结24-25
• 3 燃煤锅炉掺烧生物质气数值模拟25-37
• 3.1 数值模拟过程25-26
• 3.2 计算区域网格划分及边界条件26-30
• 3.2.1 网格划分26-27
• 3.2.2 边界条件27-30
• 3.3 锅炉冷态模拟30-32
• 3.4 锅炉燃烧模拟32-36
• 3.5 本章小结36-37
• 4 燃煤锅炉掺烧生物质气理论基础37-43
• 4.1 燃煤锅炉掺烧生物质气流程37-38
• 4.2 基础工况（工况 1）38-39
• 4.3 生物质气掺烧工况39-41
• 4.4 本章小结41-43
• 5 模拟结果分析43-55
• 5.1 不同温度生物质气掺烧43-48
• 5.1.1 燃烧器区域速度场分布43-44
• 5.1.2 温度场沿炉膛高度分布44-45
• 5.1.3 O_2沿炉膛高度分布45-46
• 5.1.4 CO、CO_2沿炉膛高度分布46-48
• 5.2 不同喷口位置生物质气掺烧结果48-53
• 5.2.1 温度场沿炉膛高度分布49-50
• 5.2.2 O_2沿炉膛高度分布50-51
• 5.2.3 CO、CO_2沿炉膛高度分布51-53
• 5.3 本章小结53-55
• 6 结论与展望55-57
• 6.1 本文的主要研究结果55
• 6.2 下一步工作展望55-57
• 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文57-59
• 致谢59-61
• 参考文献61-63

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本文编号：1088766