30MW预干燥燃褐煤锅炉富氧燃烧的数值模拟

发布时间：2019-12-02 08:47

【摘要】：随着经济的发展及世界范围内硬煤的过度开采,褐煤资源的开发和利用越来越受到全球的重视。然而,褐煤等低阶煤的利用将取决于预干燥和发电集成技术的开发及清洁燃烧技术的应用。与传统的燃烧方式相比,富氧燃烧是一种具有发展潜力的碳减排技术,通过以上新技术能够提高燃煤效率、降低煤燃烧对环境的影响和减少温室效应气体的排放。本文运用CFD软件对褐煤燃烧过程进行了数值模拟。首先,对单个燃烧器进行了冷态场的模拟及在热态对Fluent子模型进行设置,比较了褐煤动力学参数、挥发分析出模型和褐煤水分对燃烧的影响;其次,模拟分析了全尺寸锅炉中水分和富氧的变化对煤粉着火、燃烧的影响以及物质浓度的变化规律。主要结果如下:单个燃烧器内形成闭合型旋转气流,气流的扰动、混合情况良好,为多个燃烧器的调整、配风控制和点火启动创造了良好条件。燃烧器热态模拟结果显示活化能较小的煤种化学反应速度较快;单、双速率挥发分析出模型优于常速率模型;随褐煤水分增加,燃烧器内的温度水平逐渐下降,影响煤粉点火和炉膛热效率,且炉内NO及中间产物的生成量减少。锅炉内的冷态模拟结果显示多燃烧器旋流方向选择合理、间距适中,气流能充分发展且互不干扰。锅炉热态各水分下的模拟结果与单个燃烧器内的结果一致;富氧燃烧煤粉火焰距离缩短,燃烧速率加快,煤粉着火温度、NO和SO2生成量降低,且CO2浓度能达到90%以上;富氧燃烧会出现局部高温,局部高温随着氧浓度的增加而增加,而周围烟气温度更加趋于均匀。通过以上模拟工作能较好地将燃烧理论与数值模拟结合起来,验证新的燃烧方法,提高燃料利用率,拓宽燃烧利用范围,改善燃烧产物组成,实现对燃烧过程的控制,降低燃烧过程污染物的排放等。同时,也为锅炉的优化设计、合理运行提供理论指导。
【图文】：

二氧化碳排放,情况,捕集,专项规划

国的二氧化碳排放情况见图 1.2。2013 年科技部发布《“十二五”国家碳捕集与封存科技发展专项规划》提出，，要突破一批碳捕集、利用与封存（CCUS键基础理论和技术，显著降低成本和能耗[25]。碳捕集和封存技术（CCS）主为两个方面：捕获和封存[26]。

旋流,外卷,射流,补气条件

（2）飞边型气流，如图 3.1（c）所示，随旋流强度的再增大，射流外卷吸作用进一步增强，一旦射流外侧补气条件不足，便形成外卷吸回流的局部极低压区。射流扩展角增加到 180o，造成气贴墙，外卷吸作用消失，内卷吸作用很弱。
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK221

【相似文献】