660MW超超临界富氧煤粉锅炉燃烧过程模拟研究

发布时间：2017-08-23 21:38

  本文关键词：660MW超超临界富氧煤粉锅炉燃烧过程模拟研究

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【摘要】：我国是世界上最大的煤炭生产国和消耗国,发电量的3/4主要依靠燃煤机组。目前煤炭发电的两大突出问题是单位发电量煤耗较高和环境污染较为严重,在富氧氛围下的超超临界燃煤机组可以有效缓解这一现状。针对该项技术的研究较少,本文概念设计了660MW超超临界富氧煤粉锅炉并进行模拟研究。为适应超超临界机组在高参数下运行,本文选取设计煤种为准格尔煤。通过合理的锅炉结构设计,对锅炉进行静态仿真,得到合理的锅炉设计参数。根据锅炉要求进行了燃烧器的设计,采用切圆燃烧,燃烧器的布置位置在炉膛四角或四墙。通过对文献资料的整理分析,得出合适的计算模型并进行验证,以保证所选模型的准确性。为保证所设计锅炉以及燃烧器性能能够满足设计要求,研究超超临界富氧煤粉锅炉运行状况,使用FLUENT对锅炉炉内的燃烧过程进行模拟。本文得到了炉内速度场、温度场、组分浓度、壁面热负荷和粒子轨迹的分布规律。发现在四角切圆燃烧方式下,炉内切圆直径在燃烧器区域随高度有一定变化,在前墙顶部形成漩涡,一次风射流两侧分别出现高温区。富氧氛围下,氮气含量峰值仅有0.25%,整个壁面热负荷分布不均匀,燃烧器区域最高,颗粒轨迹的分布也与速度场和温度场相关。与四角切圆燃烧方式相比,墙式切圆燃烧方式下切圆直径变化较小,流场与温度场分布更加均匀,一次风射流只有背火面处出现高温区域。炉壁上热负荷峰值减小,分布较均匀,煤粉颗粒在此种燃烧方式下较易燃尽。墙式切圆燃烧方式炉内风粉混合更加充分,与四角切圆相比有一定优势。
【关键词】：超超临界 富氧燃烧 锅炉结构设计 燃烧器设计 数值计算
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK229.63
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究动态12-15
• 1.3 电站锅炉数值模拟的研究现状15-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 第2章 锅炉设计计算18-27
• 2.1 煤种设计18-19
• 2.2 锅炉结构设计19-22
• 2.2.1 汽水系统设计20-21
• 2.2.2 燃烧系统设计21
• 2.2.3 烟风系统设计21-22
• 2.3 锅炉静态仿真22
• 2.4 煤粉燃烧器设计22-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 炉内燃烧过程数值计算模型27-44
• 3.1 引言27-28
• 3.2 气固两相流基本控制方程28-32
• 3.2.1 质量守恒方程29
• 3.2.2 动量守恒方程29-31
• 3.2.3 化学组分守恒方程31
• 3.2.4 能量守恒方程31-32
• 3.3 流动模型32-36
• 3.3.1 气相湍流模型32-34
• 3.3.2 气固两相流模型34-36
• 3.4 辐射模型36-38
• 3.5 挥发分析出模型38-39
• 3.6 燃烧模型39-41
• 3.6.1 挥发分气相燃烧模型39
• 3.6.2 焦炭燃烧扩散动力模型39-41
• 3.7 模型准确性验证41-43
• 3.8 本章小结43-44
• 第4章 四角切圆布置下燃烧过程数值模拟44-58
• 4.1 引言44
• 4.2 网格划分、定解及边界条件44-47
• 4.3 主要计算结果47-57
• 4.3.1 速度场分布特征47-50
• 4.3.2 温度场分布特征50-51
• 4.3.3 组分场分布特征51-52
• 4.3.4 壁面热负荷分布特征52-56
• 4.3.5 粉煤颗粒轨迹56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 墙式切圆布置下数值模拟及分析58-68
• 5.1 引言58
• 5.2 网格划分、定解及边界条件58-59
• 5.3 计算结果及对比分析59-66
• 5.3.1 速度场分布与对比59-61
• 5.3.2 温度场分布与对比61-63
• 5.3.3 壁面热负荷分布与对比63-65
• 5.3.4 煤粉颗粒轨迹与对比65-66
• 5.4 本章小结66-68
• 第6章 结论与展望68-70
• 6.1 主要研究成果68-69
• 6.2 后续工作建议及展望69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士期间发表的学术论文及其它成果73-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：727490