循环流化床锅炉燃烧优化数值模拟研究

发布时间：2017-05-21 09:04

  本文关键词：循环流化床锅炉燃烧优化数值模拟研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国的能源消耗以煤为主,其中约84%直接用于燃烧,每年排入大气中约87%S02和67%氮氧化物均来源于煤的直接燃烧,环境污染极其严重。循环流化床燃烧技术因具有高效率、低污染和良好综合利用性等优点得到了迅速发展。2011年国家新出台的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)对我国现存的循环流化床(Circulating Fluidized Bed, CFB)锅炉的脱硫能力及氮氧化物排放提出了更高的要求。因此,优化CFB锅炉燃烧,在保证燃烧效率的基础上降低污染物排放,对节能减排具有非常重要的意义。 本文以某电厂型号为HG-440/13.7-L.HM28的CFB锅炉为研究对象,采用FLUENT软件进行燃烧优化数值模拟。采用标准k-ε模型模拟气固两相间气相湍流,采用双方程竞争反应模型模拟煤颗粒挥发分释放,采用混合分数-概率密度函数模型模拟气相湍流燃烧,采用运动/扩散控制燃烧模型模拟焦炭燃烧,采用P-1辐射模型模拟锅炉内辐射、对流换热,采用随机颗粒轨道模型模拟煤颗粒轨迹,采用后处理的方法模拟氮氧化物生成,采用SIMPLE方法对求解器中压力-速度耦合进行处理。 首先,对CFB锅炉100%B-MCR工况下的燃烧进行模拟,得到了炉膛内流场、温度场、组分场分布,氮氧化物排放及燃料燃尽率。通过实际运行数据与模拟结果进行比较,验证了所选模型的合理性。其次,通过变工况研究不同给煤粒径、不同一二次风配比及不同循环物料量对炉膛内流场、温度场、组分场分布,氮氧化物排放及燃料燃尽率的影响。 最后,对100%B-MCR工况与变工况流场、温度场、组分场分布,氮氧化物排放及燃料燃尽率进行了对比分析,得出炉膛内速度、温度、O2、CO2、NO分布规律以及变工况下不同参数对燃料燃尽率的影响规律。综合各个不同工况下的模拟结果,对比分析得出了锅炉燃烧最优工况条件,对CFB锅炉燃烧优化及改造具有一定的参考和指导意义。
【关键词】：循环流化床锅炉 燃烧优化 数值模拟 氮氧化物 燃尽率
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK229.66
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 CFB锅炉研究现状11-15
• 1.2.1.1 国外CFB锅炉研究现状12-13
• 1.2.1.2 国内CFB锅炉研究现状13-15
• 1.2.2 CFB锅炉燃烧数值模拟研究现状15-16
• 1.2.2.1 国内CFB锅炉燃烧数值模拟研究现状15-16
• 1.2.2.2 国外CFB锅炉燃烧数值模拟研究现状16
• 1.3 本文的主要研究内容及意义16-17
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 研究意义17
• 1.4 本章小结17-18
• 第2章 CFB锅炉简介及影响CFB锅炉燃烧、氮氧化物排放的因素分析18-25
• 2.1 锅炉简介18-21
• 2.1.1 锅炉主要设计参数18
• 2.1.2 锅炉基本尺寸和煤种参数18-21
• 2.2 影响CFB锅炉燃烧的因素21-23
• 2.3 影响CFB锅炉氮氧化物排放的因素23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 CFB锅炉炉内过程数学模型25-40
• 3.1 基本方程25-26
• 3.2 湍流模型26
• 3.3 欧拉-欧拉双流体模型26-29
• 3.3.1 基本方程26-27
• 3.3.2 构建封闭方程组27-29
• 3.4 煤颗粒燃烧模型29-34
• 3.4.1 挥发分析出模型29-30
• 3.4.2 气相燃烧模型30-33
• 3.4.2.1 湍流非预混燃烧模型30-32
• 3.4.2.2 湍流化学反应的PDF模型32-33
• 3.4.3 焦炭燃烧模型33-34
• 3.5 辐射模型34-35
• 3.6 离散相与连续相间的耦合35-38
• 3.6.1 随机颗粒轨道模型35-36
• 3.6.2 传热、传质计算模型36-37
• 3.6.3 两相间的耦合37-38
• 3.7 本章小结38-40
• 第4章 CFB锅炉燃烧数值模拟40-62
• 4.1 网格划分40-41
• 4.2 100%B-MCR工况模拟41-48
• 4.2.1 流场41-42
• 4.2.2 温度场42-44
• 4.2.3 组分场44-46
• 4.2.4 氮氧化物排放46-48
• 4.2.5 燃尽率48
• 4.2.6 模型验证48
• 4.3 变工况模拟48-61
• 4.3.1 流场48-51
• 4.3.2 温度场51-55
• 4.3.3 组分场55-57
• 4.3.4 氮氧化物排放57-60
• 4.3.5 燃尽率60
• 4.3.6 不同参数工况结果对比60-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 结论与展望62-63
• 5.1 结论62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 岳光溪;;循环流化床燃煤技术在我国的发展与前景[J];电力设备;2008年05期

2 王凤君;张彦军;姜孝国;;自主创新的大型循环流化床锅炉市场前景广阔[J];电力设备;2008年05期

3 向文国,徐祥,肖云汉;循环流化床上升段流体动力特性数值模拟[J];东南大学学报(自然科学版);2005年05期

4 吕俊复;于龙;张彦军;岳光溪;李振宇;吴玉新;;600MW超临界循环流化床锅炉[J];动力工程;2007年04期

5 胡滨海;;浅谈流化床锅炉脱硫脱硝技术[J];电站系统工程;2007年03期

6 高新宇;李振宇;;600MWe超临界循环流化床锅炉国产化可行性分析[J];锅炉制造;2007年02期

7 李佑楚,陈丙瑜,王凤鸣,王永生,郭慕孙;快速流态化的流动[J];化工学报;1979年02期

8 常冰,任洁,刘建康,罗勇;CFB锅炉降低SO_2和NO_x排放的机理与影响因素分析[J];能源研究与信息;2002年03期

9 邱广明;煤粉炉的分级燃烧技术研究[J];热能动力工程;2000年05期

10 岑可法,樊建人;数值试验(CAT)在大型电站锅炉设计及调试中应用的前景——(Ⅰ)基础理论[J];浙江大学学报(自然科学版);1992年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 文鸣明;大型CFB锅炉在劣质无烟煤中的应用研究[D];华南理工大学;2010年

2 王芳;循环流化床锅炉掺烧煤矸石炉内数值模拟与燃烧优化[D];华南理工大学;2011年

3 谭灿q

本文编号：383176