循环流化床锅炉后补燃风掺混特性研究
发布时间：2021-08-18 15:02
氮氧化物（NOx）是燃煤产生的主要大气污染物之一,也是形成雾霾等环境问题的重要因素。循环流化床锅炉低氧燃烧结合后补燃技术是一种高效的低NOx燃烧技术,其特点是能够在保证燃烧效率的前提下,同时实现锅炉低NOx排放,而后补燃风在循环流化床锅炉旋风分离器出口烟道内的掺混是该技术应用的关键。本文采用冷态模化试验、数值模拟以及工程验证相结合的方法,主要研究循环流化床锅炉负荷、后补燃风比例、后补燃风喷口数量及位置等因素对后补燃风掺混特性的影响,为优化循环流化床锅炉后补燃风系统设计提供依据。本文通过冷态模化方法以一台130t/h循环流化床锅炉为原型,对现有试验台进行改造,在旋风分离器出口烟道布置五层后补燃风喷嘴,系统地研究了不同试验台负荷、后补燃风比例、喷嘴位置及喷嘴数量条件下烟道内的气体速度分布特性。试验结果表明:旋风分离器出口烟道内气体速度呈“上高下低”分布,由于旋风分离器出口强旋流的作用,在烟道上方和下方分别形成两个回流区;后补燃风比例、喷嘴位置、喷嘴数量及试验台负荷的变化对上述速度分布特性并没有显著地影响;冷态试验获得的结果为...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?１９７９？２０１６年火电发电量与电力大气污染物排放情况ｔ３】??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｔｈｅｎｎａｌ?ｐｏｗｅｒ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?
循环流化床锅炉?补燃室??图１．２炉内低氧燃烧结合后补燃的低排放技术原理图［２６］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｉｎ－ｆｕｍａｃｅ?ｌｅａｎ－ｏｘｙｇｅｎ?ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ??ｐｏｓｔ－ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＾２６］??如图１．３所示，与常规空气分级技术相比，炉内低氧结合后补燃技术在试验??过程中保持炉膛整体还原性气氛，在后燃室上部通入后补燃风［２７］。巩志强［２８］等??人利用半焦作为燃料进行低氧燃烧结合后补燃技术研宄时发现，半焦在低氧燃烧??工况下ＮＯ；ｔ排放浓度已大幅度降低，后燃室中主要是进行可燃气体（ＣＯ、Ｈ２、??ＣＨ４等）和未完全燃烧细颗粒的燃烧；经过后燃，飞灰粒径和含碳量减小，ＣＯ??浓度迅速降低，飞灰中氮的ＮＯ，转化率在２７％以内，其排放值都在１００ｍｇ／Ｎｍ３??以下。在保证燃烧效率的前提下，成功的实现了低ＮＯｙ排放。??Ｉ?１３％??￣｜?ＡＳＡ??Ｗ——Ｂ?顯——ｔ?ＳＦ??＿?ｉ喔??Ｉ?｜?１?１??ｘ＝１．２?Ｈ?Ｈｉ?Ｘ＝１．０５?Ｈ?Ｂ??■??４５％?ＳＡ?Ｕｒ－?３２％?ＳＡ?
混效果都能得到增强。??在掺混过程中的流动结构及研宄方法方面，射流的入射角度不同，其流动结??构的组成也有所区别。当射流垂直横向来流入射时，如图１．５所示，横向射流由??五种涡流结构构成，即马蹄涡、环形层、尾涡、直立涡和反向涡旋对［３７］。Ｋｅｌｓｏ［３８］??通过氢气泡法研宄表明马蹄涡是由于横向来流的边界层在射流上游遇到逆压梯??度发成分离形成；而反向涡旋对则来源于射流剪切层Ｆｒｉｃ和Ｒ〇Ｓｈｋ〇［４１Ｗ０??用烟线示像法研宄得出尾涡也同样来源于横向来流边界层。Ｔｙａｇｉ［４２］研究表明在??射流以非直角入射的情况下，当射流与主流的速度比较小时，射流结构由马蹄涡、??环形层、尾涡和发卡涡组成；当速度比增加时，发卡涡逐渐演变成反向涡旋对，??其他结构基本不变。Ｒａｊｅｓ［４３］研宄认为发卡涡主要来源于横向来流的边界层。Ｄａｉ［４４］??等人利用大涡模拟研宄了?３５°射流夹角的混合结构在低速度比下的掺混情况，??研宄认为发卡涡主要来源于三种涡的合并，即：横向来流边界层、环形层和喷嘴??出口下游的直立涡。赵马杰［４５］等人采用大涡模拟的方法研宄了高雷诺数横向来流??的横向射流问题，研宄表明高雷诺数横向来流的条件下，横向射流的流动结构与??低雷诺数条件下的流动结构具有较高的一致性。??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]横向射流研究现状综述[J]. 常建龙,邵旭东,李江漫. 飞航导弹. 2017(11)
[2]中国煤电清洁发展报告[J]. 中国电力企业管理. 2017(28)
[3]蜗壳式旋风分离器内部流场空间的涡分析[J]. 高助威,王江云,王娟,毛羽,魏耀东. 化工学报. 2017(08)
[4]火电厂SCR烟气脱硝装置喷氨量优化试验方法的研究[J]. 景雪晖,高磊,孜克亚尔,李骥. 锅炉技术. 2017(02)
[5]基于CFD建模的1000MW电站锅炉SCR脱硝系统喷氨策略优化[J]. 孙虹,华伟,黄治军,孙栓柱,余志健,段伦博. 动力工程学报. 2016(10)
[6]流化床流动和燃烧特性对SNCR脱硝的影响研究[J]. 王威,金保昇,王晓佳,张勇. 热能动力工程. 2016(06)
[7]高雷诺数湍流横侧射流的大涡模拟[J]. 赵马杰,曹长敏,张宏达,叶桃红. 推进技术. 2016(05)
[8]基于非均匀入口条件的SCR氨喷射方法[J]. 周英贵,金保昇. 华中科技大学学报(自然科学版). 2016(04)
[9]循环流化床燃烧发展现状及前景分析[J]. 岳光溪,吕俊复,徐鹏,胡修奎,凌文,陈英,李建锋. 中国电力. 2016(01)
[10]气-气快速喷射混合器的模拟研究[J]. 裴凯凯,李瑞江,吴勇强,倪燕慧,朱子彬. 化学反应工程与工艺. 2015(01)
博士论文
[1]低阶煤热解半焦的燃烧特性和NOx排放特性试验研究[D]. 巩志强.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2016
[2]大型电站锅炉SNCR/SCR脱硝工艺试验研究、数值模拟及工程验证[D]. 周英贵.东南大学 2016
[3]大型循环流化床环形炉膛气固流动特性CPFD数值模拟和实验研究[D]. 邱桂芝.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2015
[4]旋风分离器中气—固两相流数值计算与实验研究[D]. 王海刚.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2003
硕士论文
[1]循环流化床锅炉低排放的试验研究[D]. 曹勇.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2017
[2]SNCR-SCR耦合脱硝中还原剂的分布特性研究[D]. 秦亚男.浙江大学 2015
[3]循环流化床锅炉选择性非催化还原脱硝数值模拟与应用[D]. 李明磊.华北电力大学 2015
[4]循环流化床锅炉SNCR脱硝数值模拟研究及应用[D]. 张仲飞.浙江大学 2014
[5]循环流化床锅炉SNCR脱硝的数值模拟与试验研究[D]. 吴艳艳.中国计量学院 2014
[6]旋风分离器内气固两相流的实验与数值研究[D]. 蒋梦婷.兰州大学 2013
[7]循环流化床锅炉SNCR脱硝关键技术开发[D]. 李穹.清华大学 2013
[8]尿素热解耦合SCR烟气脱硝实验及数值模拟研究[D]. 胡善涛.浙江大学 2013
[9]气—气快速混合过程的CFD数值模拟[D]. 申明星.华东理工大学 2012
[10]电厂600MW锅炉SNCR过程的数值模拟[D]. 李芳芳.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3350110
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?１９７９？２０１６年火电发电量与电力大气污染物排放情况ｔ３】??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｔｈｅｎｎａｌ?ｐｏｗｅｒ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?
循环流化床锅炉?补燃室??图１．２炉内低氧燃烧结合后补燃的低排放技术原理图［２６］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｉｎ－ｆｕｍａｃｅ?ｌｅａｎ－ｏｘｙｇｅｎ?ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ??ｐｏｓｔ－ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＾２６］??如图１．３所示，与常规空气分级技术相比，炉内低氧结合后补燃技术在试验??过程中保持炉膛整体还原性气氛，在后燃室上部通入后补燃风［２７］。巩志强［２８］等??人利用半焦作为燃料进行低氧燃烧结合后补燃技术研宄时发现，半焦在低氧燃烧??工况下ＮＯ；ｔ排放浓度已大幅度降低，后燃室中主要是进行可燃气体（ＣＯ、Ｈ２、??ＣＨ４等）和未完全燃烧细颗粒的燃烧；经过后燃，飞灰粒径和含碳量减小，ＣＯ??浓度迅速降低，飞灰中氮的ＮＯ，转化率在２７％以内，其排放值都在１００ｍｇ／Ｎｍ３??以下。在保证燃烧效率的前提下，成功的实现了低ＮＯｙ排放。??Ｉ?１３％??￣｜?ＡＳＡ??Ｗ——Ｂ?顯——ｔ?ＳＦ??＿?ｉ喔??Ｉ?｜?１?１??ｘ＝１．２?Ｈ?Ｈｉ?Ｘ＝１．０５?Ｈ?Ｂ??■??４５％?ＳＡ?Ｕｒ－?３２％?ＳＡ?
混效果都能得到增强。??在掺混过程中的流动结构及研宄方法方面，射流的入射角度不同，其流动结??构的组成也有所区别。当射流垂直横向来流入射时，如图１．５所示，横向射流由??五种涡流结构构成，即马蹄涡、环形层、尾涡、直立涡和反向涡旋对［３７］。Ｋｅｌｓｏ［３８］??通过氢气泡法研宄表明马蹄涡是由于横向来流的边界层在射流上游遇到逆压梯??度发成分离形成；而反向涡旋对则来源于射流剪切层Ｆｒｉｃ和Ｒ〇Ｓｈｋ〇［４１Ｗ０??用烟线示像法研宄得出尾涡也同样来源于横向来流边界层。Ｔｙａｇｉ［４２］研究表明在??射流以非直角入射的情况下，当射流与主流的速度比较小时，射流结构由马蹄涡、??环形层、尾涡和发卡涡组成；当速度比增加时，发卡涡逐渐演变成反向涡旋对，??其他结构基本不变。Ｒａｊｅｓ［４３］研宄认为发卡涡主要来源于横向来流的边界层。Ｄａｉ［４４］??等人利用大涡模拟研宄了?３５°射流夹角的混合结构在低速度比下的掺混情况，??研宄认为发卡涡主要来源于三种涡的合并，即：横向来流边界层、环形层和喷嘴??出口下游的直立涡。赵马杰［４５］等人采用大涡模拟的方法研宄了高雷诺数横向来流??的横向射流问题，研宄表明高雷诺数横向来流的条件下，横向射流的流动结构与??低雷诺数条件下的流动结构具有较高的一致性。??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]横向射流研究现状综述[J]. 常建龙,邵旭东,李江漫. 飞航导弹. 2017(11)
[2]中国煤电清洁发展报告[J]. 中国电力企业管理. 2017(28)
[3]蜗壳式旋风分离器内部流场空间的涡分析[J]. 高助威,王江云,王娟,毛羽,魏耀东. 化工学报. 2017(08)
[4]火电厂SCR烟气脱硝装置喷氨量优化试验方法的研究[J]. 景雪晖,高磊,孜克亚尔,李骥. 锅炉技术. 2017(02)
[5]基于CFD建模的1000MW电站锅炉SCR脱硝系统喷氨策略优化[J]. 孙虹,华伟,黄治军,孙栓柱,余志健,段伦博. 动力工程学报. 2016(10)
[6]流化床流动和燃烧特性对SNCR脱硝的影响研究[J]. 王威,金保昇,王晓佳,张勇. 热能动力工程. 2016(06)
[7]高雷诺数湍流横侧射流的大涡模拟[J]. 赵马杰,曹长敏,张宏达,叶桃红. 推进技术. 2016(05)
[8]基于非均匀入口条件的SCR氨喷射方法[J]. 周英贵,金保昇. 华中科技大学学报(自然科学版). 2016(04)
[9]循环流化床燃烧发展现状及前景分析[J]. 岳光溪,吕俊复,徐鹏,胡修奎,凌文,陈英,李建锋. 中国电力. 2016(01)
[10]气-气快速喷射混合器的模拟研究[J]. 裴凯凯,李瑞江,吴勇强,倪燕慧,朱子彬. 化学反应工程与工艺. 2015(01)
博士论文
[1]低阶煤热解半焦的燃烧特性和NOx排放特性试验研究[D]. 巩志强.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2016
[2]大型电站锅炉SNCR/SCR脱硝工艺试验研究、数值模拟及工程验证[D]. 周英贵.东南大学 2016
[3]大型循环流化床环形炉膛气固流动特性CPFD数值模拟和实验研究[D]. 邱桂芝.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2015
[4]旋风分离器中气—固两相流数值计算与实验研究[D]. 王海刚.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2003
硕士论文
[1]循环流化床锅炉低排放的试验研究[D]. 曹勇.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2017
[2]SNCR-SCR耦合脱硝中还原剂的分布特性研究[D]. 秦亚男.浙江大学 2015
[3]循环流化床锅炉选择性非催化还原脱硝数值模拟与应用[D]. 李明磊.华北电力大学 2015
[4]循环流化床锅炉SNCR脱硝数值模拟研究及应用[D]. 张仲飞.浙江大学 2014
[5]循环流化床锅炉SNCR脱硝的数值模拟与试验研究[D]. 吴艳艳.中国计量学院 2014
[6]旋风分离器内气固两相流的实验与数值研究[D]. 蒋梦婷.兰州大学 2013
[7]循环流化床锅炉SNCR脱硝关键技术开发[D]. 李穹.清华大学 2013
[8]尿素热解耦合SCR烟气脱硝实验及数值模拟研究[D]. 胡善涛.浙江大学 2013
[9]气—气快速混合过程的CFD数值模拟[D]. 申明星.华东理工大学 2012
[10]电厂600MW锅炉SNCR过程的数值模拟[D]. 李芳芳.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3350110
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