35MWth锅炉直供氧式旋流燃烧器速度场试验及全炉膛数值模拟

发布时间：2017-08-06 18:15

  本文关键词：35MWth锅炉直供氧式旋流燃烧器速度场试验及全炉膛数值模拟

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【摘要】：近些年来,日益严重的“温室效应”对全球范围内的生态和气候造成了明显的影响,严重制约着人类社会的发展,因此控制温室气体的排放势在必行。而我国的能源供应又是以煤炭为主,调整和优化能源结构在短期内难以实现。富氧燃烧(Oxy-fuel)技术作为一种有效的碳捕集技术具有巨大的发展潜力,得到许多国家的重视。而目前富氧煤粉燃烧器的研究大多仍处于中试阶段,尚未实现工业化应用。本文结合富氧燃烧技术特性和0.3MWth直供氧式旋流燃烧器的特点设计出适合35MWth的富氧燃烧锅炉的富氧燃烧器,重点考虑影响该燃烧器燃烧火焰长度的因素。根据锅炉容量和设计煤种进行燃烧器的热力计算,针对不同一次风速和内外二次风强度设计工况并进行冷态试验,试验结果表明内外二次风旋流强度均不宜太大,以免产生扩散气流,且携带煤粉的一次风也不能过大以免破坏回流区。在此基础上,通过数值模拟方法对燃烧器及炉膛内的煤粉燃烧过程进行模拟,模拟结果表明该燃烧器设计合理,可以较好的组织煤粉的富氧燃烧,温度分布和浓度分布都较为合理,具有一定的火焰调节能力,能满足35MWth锅炉的燃烧要求。对于本文所设计的燃烧器,最内层的内二次风输送纯氧,其旋流强度直接影响煤粉与氧气的前期混合和燃尽程度,为使煤粉及时着火燃烧,应增大内二次风旋流强度,以强化氧气和煤粉的早期混合;一次风携带煤粉位于内二次风和外二次风之间,其刚性对于回流区有重要影响,为使煤粉能完全与内二次风混合,一次风速不能过高,以免破坏回流区;燃烧器的外二次风量最大且位于整个气流最外层,其衰减程度直接影响火焰的长度,对于保证气流外形和整体气流刚性有重要作用。其旋流强度不能过大以避免气流贴壁,在产生稳定的回流区的基础上调节外二次风旋流强度能直接控制火焰长度。综上,对于不同的煤种和不同的燃烧需要,应综合考虑以上因素以得到满意的结果。
【关键词】：富氧燃烧 直供氧式旋流燃烧器 速度场 回流区 数值模拟
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK223.23
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景及研究意义9
• 1.2 国内外富氧燃烧技术研究现状9-12
• 1.3 富氧煤粉燃烧器的研究12-15
• 1.4 富氧燃烧的数值模拟15-16
• 1.5 课题的提出及本文研究内容16-17
• 2 直供氧式旋流燃烧器设计17-29
• 2.1 富氧燃烧技术特性17-20
• 2.2 直供氧式旋流燃烧器20-21
• 2.3 35MWth锅炉直供氧式旋流燃烧器设计21-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 冷态试验及结果分析29-46
• 3.1 试验系统29-31
• 3.2 模化计算31-34
• 3.3 试验工况34-36
• 3.4 试验结果36-38
• 3.5 影响火焰长度的因素38-44
• 3.6 本章小结44-46
• 4 35MWth锅炉炉内燃烧过程数值模拟46-59
• 4.1 锅炉基本状况简介46-47
• 4.2 数值计算模型47-52
• 4.3 锅炉的建模及划分网格52
• 4.4 模拟工况及边界条件52-53
• 4.5 炉膛数值模拟计算结果及分析53-57
• 4.6 本章小结57-59
• 5 全文总结和展望59-61
• 5.1 全文总结59-60
• 5.2 进一步工作改进和建议60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-67
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文67

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本文编号：630911