1000MW超超临界锅炉燃烧模拟与优化研究

发布时间：2020-05-11 09:09

【摘要】：超超临界发电技术在当前国际上极具前瞻性,它不但具有高效的燃烧率、极度灵敏的运行特性,而且还具备显著的环保性能。随着火电机组向着大容量、高参数的方向迈进以及超超临界锅炉的大批投运,锅炉的燃烧特性、运行平稳性、燃烧效率以及污染物排放等问题一直备受人们关注。本文以DG3000/26.15-Ⅱ2型1000MW超超临界旋流对冲燃烧锅炉为研究对象,采用数值软件对其在基本工况和变工况下的燃烧性能实施了模拟研究,具有明显的理论意义和应用参考价值。(1)首先,本文介绍了DG3000/26.15-Ⅱ2型1000MW变压直流锅炉的本体结构,并对其配合使用的燃尽风调节器和DBC-OPCC型低NOx燃烧器的基本特性进行了详细描述。考虑到燃尽风调节器和燃烧器的结构会对炉内的燃烧状况造成某种程度的影响,本文将燃尽风调节器和燃烧器与炉膛本体视为一个完整的计算域进行计算,继而进行了全炉膛建模与网格划分。在实施网格划分时,又采用分区域划分的措施,将锅炉模型自上而下分为多个区域,逐个进行网格划分,并在各层燃烧器区域施行了网格加密处理,很大程度上提高了网格质量并削减了伪扩散现象对计算结果的影响。其次,在选取适当的几何模型和数值计算模型的基础上,对该锅炉在基本工况下的炉内流动、燃烧及NOx排放特性实施了模拟研究。研究发现,该锅炉在燃用设计煤种时,燃料粒子的射流轨迹、速度分布、温度分布以及各组分分布等符合燃烧规律,并且燃烧效果显著优良、NOx排放量明显较少,能够在很大程度上实现洁净燃烧的目的。最后,在基本工况的基础上实施了变工况模拟,研究了锅炉在变负荷、变磨煤机组合、变外二次风旋流叶片开度和变燃尽风工况下的煤粉燃烧和NOx排放特性。研究结果表明,合理的降低锅炉负荷,可以在一定程度上提高燃料的燃烧效率,降低NOx的排放量;停用顶层的燃烧器等同于强化了空气分级力度,能够显著削减NOx的生成量,而关停下层的燃烧器反而抑制了空气分级,进而会增大NOx的生成量;减小旋流叶片开度也就相当于增大了旋流强度,可以在一定程度上提高燃料粒子的燃烧效率,降低NOx的排放量;加大燃尽风量,也相当于强化了空气分级力度,能够在很大程度上削弱NOx的生成。
【图文】：

1 绪论背景及意义社会，时代在进步、经济在腾飞，，然而能源的严重不足与环境污染的程度上阻碍着我国可持续发展的步伐。鉴于我国同时是能源产出和消，节能降耗是我国实现长远发展的必由之路。由 2016 年发布的统计内，我国耗用的煤炭总量高达 43.6 亿吨，其比重为全部能源消耗总量的煤炭都用于了火力发电；而耗用的水能、风能、核能等新型能源仅油，约占 18.3%[1]。相较于 2015 年，煤炭的消耗量减少了 4.7%，原 5.5%，天然气的消耗量提高了 8.0%。可见，虽然新能源产业表现出头，但当前我国耗用的绝大半能源依旧是以煤炭为主的一次能源，并内很难会发生明显的改变。

图 1-2 2006 年~2016 年我国发电总装机容量Fig.1-2 The installation capacity of China's power generation in the past ten years图 1-3 2016 年不同能源发电比重
【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】：2018
【分类号】：TK229

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本文编号：2658224