700MW切圆锅炉混煤燃烧过程的数值模拟

发布时间：2017-03-27 18:05

  本文关键词：700MW切圆锅炉混煤燃烧过程的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 我国是以煤炭为主要能源的大国,煤炭占能源生产总量的比重为70.7%(2002年),我国大部分煤炭都是直接用于燃烧的,其燃烧产生的污染物是破坏生态环境的主要污染源之一。 锅炉的设计制造、调峰机组低负荷稳燃、炉内结渣、污染物控制等,都需要了解炉内的燃烧、流动、温度等状况。而通过传统试验测量的方法只能够得到有限的数据,而今随着计算机和煤粉燃烧理论模型的发展,数值试验成为了炉内过程研究的另一个重要手段,而且通过数值试验的方法还可以弥补传统试验的不足。 切圆燃烧煤粉炉,在世界范围内都占有很大市场,从我国的电厂现状来看,直流燃烧器四角切圆燃烧方式约占80%。本文用数值模拟的方法,对三菱公司生产的MB-FRR型锅炉(最大连续蒸发量为2290t/h)的燃烧过程进行了多个工况的计算分析,以期对锅炉的优化设计和运行提供有益的指导。 锅炉内的燃烧过程是非常复杂的湍流流动和反应过程,它涉及到三维湍流、多相、多组分流动;而热量的传递又包括对流换热、辐射换热、热传导;涉及到相关的化学反应又包括气相燃烧、颗粒相燃烧等。本文采用非预混燃烧模型,挥发分的气相湍流燃烧用混合分数法来模拟,用标准k-ε紊流模型模拟气相湍流输运,用P-1辐射模型计算辐射传热,对气相流场采用非交错网格的SIMPLE差分方法求解,对固体颗粒湍流扩散的求解则采用随机颗粒轨道模型。颗粒的挥发分析出及焦炭的氧化过程是颗粒反应的模拟重点,颗粒挥发分析出过程的模拟采用Kobayashi模型;焦炭燃烧过程模拟则采用动力学/扩散控制反应速率模型。 本文的特点有:(1)结合图像处理技术,进行了冷态模拟的伪扩散研究,提出了对计算网格体系进行评价的方法,该方法能选出有效减少伪扩散影响的网格体系。(2)对大型锅炉降负荷运行的炉内过程进行了研究分析,并提出了改进配风,降低NOx生成,稳定燃烧的措施。(3)对锅炉改烧混煤进行了多个工况的计算分析,并比较了煤种、配风和空气过量系数对炉内燃烧过程的影响。本文的计算结果和锅炉热态试验数据吻合较好,计算精度能够满足工程应用要求。
【关键词】：混煤燃烧 伪扩散 两相流动 数值模拟
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TK229
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 工程背景9-10
• 1.2 炉内煤粉燃烧过程物化机理及其研究发展10-13
• 1.2.1 国外研究发展10-12
• 1.2.2 国内研究发展12-13
• 1.3 本文的研究意义及主要研究内容13-15
• 1.3.1 本文选题的意义13
• 1.3.2 本文的主要研究内容13-15
• 2 煤粉燃烧过程涉及的模型综述15-43
• 2.1 基本方程15
• 2.2 气相湍流流动15-22
• 2.2.1 概述15-17
• 2.2.2 双方程模型(k-ε模型)17-21
• 2.2.3 本文采用的基本方程21-22
• 2.3 辐射模型22-26
• 2.3.1 目前的辐射模型22-23
• 2.3.2 P-1 模型概述23-24
• 2.3.3 P-1 模型的原理及相关方程式24-26
• 2.4 气相(挥发分)燃烧模型26-39
• 2.4.1 挥发分析出模型26-28
• 2.4.2 挥发分燃烧模型概述28-29
• 2.4.3 混合分数方法29-33
• 2.4.4 湍流－化学反应相互作用的PDF 模拟33-39
• 2.5 煤的焦炭燃烧模型39-40
• 2.6 锅炉结渣40-43
• 2.6.1 概述40
• 2.6.2 结渣模拟的研究现状40-43
• 3 离散相模型43-49
• 3.1 简介43
• 3.2 颗粒轨道的计算43-44
• 3.2.1 颗粒运动方程43-44
• 3.2.2 颗粒的湍流扩散44
• 3.3 传热、传质计算44-45
• 3.4 离散相与连续相间的耦合45-49
• 4 MB-FRR 型锅炉49-57
• 4.1 引言49-50
• 4.2 锅炉的主要技术规范50-51
• 4.3 锅炉设计、较核煤种特性51-52
• 4.3.1 煤成分特性51
• 4.3.2 灰熔点温度及灰分成分51-52
• 4.4 锅炉的整体布置52-53
• 4.5 锅炉燃烧系统53-57
• 5 四角切圆锅炉的网格划分和网格体系评价57-65
• 5.1 网格体系的处理57-59
• 5.1.1 网格生成技术概述57
• 5.1.2 网格选择57-58
• 5.1.3 网格质量影响因素58-59
• 5.2 数值模拟中伪扩散59-60
• 5.2.1 伪扩散的产生原因59-60
• 5.3 伪扩散的改进与网格体系评价60-64
• 5.3.1 几种网格体系61
• 5.3.2 网格体系的评价步骤及方案61-63
• 5.3.3 网格评价方案的验证63-64
• 5.4 小结64-65
• 6 炉内煤粉燃烧的模拟结果65-77
• 6.1 燃料分析和工况选择65-66
• 6.1.1 燃料分析65-66
• 6.1.2 工况选择66
• 6.2 速度分布规律66-69
• 6.3 颗粒轨道模拟69-70
• 6.4 温度分布70-72
• 6.5 锅炉降负荷燃烧过程的数值分析72-74
• 6.6 锅炉内混煤燃烧过程的数值分析74-75
• 6.7 700MW 锅炉混煤燃烧测试75-77
• 7 结论及展望77-79
• 7.1 本文的结论77
• 7.2 本文值得进一步研究的问题77-79
• 致谢79-81
• 参考文献81-85
• 附录85

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 李丽丽;谢安国;王晓宇;李文鹏;;220t/h混烧锅炉炉内燃烧过程的数值模拟[J];辽宁科技大学学报;2011年01期

2 赵炜航;李丽丽;杨金鼎;金利伟;王德俊;金志昂;党伟龙;张星;郑文;;混烧锅炉富氧燃烧的数值模拟[J];辽宁科技大学学报;2012年01期

3 马爱纯;董红莉;王莹;周孑民;朱再兴;;亚临界煤粉锅炉流体流动和燃烧的数值模拟[J];武汉理工大学学报;2012年01期

4 苏胜;蔡兴飞;吕宏彪;孙路石;向军;奉诚;王小龙;;采用双混合分数/概率密度函数方法模拟混煤燃烧[J];中国电机工程学报;2012年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 朱再兴;锅炉动力配煤优化模型和专家系统研发及炉内燃烧仿真优化研究[D];中南大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 胡海燕;等离子体喷涂射流的数值模拟[D];浙江理工大学;2010年

2 奉诚;1025t/h锅炉混煤燃烧优化研究[D];华中科技大学;2009年

3 初琨;Oxy-fuel下NO_x排放的中试试验和模拟研究[D];华中科技大学;2009年

4 杨丽媛;160t/h循环流化床锅炉炉膛燃烧数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2011年

5 李丽丽;锅炉燃料混烧特性研究及燃烧过程数值模拟[D];辽宁科技大学;2008年

6 张羽;高超声速弹丸气动烧蚀数值模拟[D];南京理工大学;2010年

7 王焱;煤质特性对对冲火焰锅炉炉内燃烧影响的数值模拟[D];长沙理工大学;2012年

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本文编号：270795