循环流化床焦炭颗粒粒度分布数值计算及优化

发布时间：2017-08-27 07:30

  本文关键词：循环流化床焦炭颗粒粒度分布数值计算及优化

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【摘要】：飞灰含碳量较高是循环流化床锅炉运行中存在的主要问题之一。从理论上分析可知，不能在炉膛内一次燃烬、且又不能被分离器捕捉的粒径范围内的焦炭颗粒造成了飞灰中的含碳量。 本文数值计算研究煤燃烧过程中沿炉膛高度焦炭颗粒的粒度分布，旨在通过调节给煤粒度分布来调节炉膛出口焦炭粒度分布，，使飞灰粒径范围内的焦炭颗粒质量份额降至最低，从而降低飞灰含碳量。为了得到煤一次破碎后的焦炭粒度分布，本文对内蒙褐煤、平朔混煤、朔州贫煤、郑州烟煤四个典型煤种进行了一系列的实验，详细分析了煤种中各成分对于煤种一次破碎特性、成灰磨耗特性和燃烬特性的影响，拟合出了一次破碎后的焦炭平均粒径与破碎前的平均粒径、温度和煤种特性之间的关系式，为循环流化床锅炉焦炭粒度分布优化提供了所需的燃煤特性数据。 本课题针对山西省平朔煤矸石电厂1060t/h循环流化床锅炉，数值计算研究焦炭颗粒粒度分布沿炉膛高度的变化规律，开发了循环流化床锅炉焦炭颗粒粒度分布优化软件，为降低锅炉飞灰含碳量提供技术支持。软件中包括床料粒度分布模块、物料浓度分布模块、焦炭燃烧模块和优化模块。研究不同煤种及不同给煤粒度分布下的焦炭粒度分布，分析了煤种和给煤粒度分布对炉内含碳量、烟气含氧量、温度、分离器后燃特性和飞灰含碳量的影响。研究结果显示，煤种中挥发分和固定碳质量份额越高，炉膛中 焦炭燃烧速率越高，飞灰含碳量越低；随着给煤粒度中细焦炭颗粒质量份额的增加，炉膛出口处主要形成飞灰的焦炭颗粒质量份额先减小后增大，同时飞灰含碳量先减小后增大，当飞灰含碳量最小时对应的给煤粒度分布为最优给煤粒度分布。
【关键词】：循环流化床锅炉 焦炭粒度分布 优化 数值模拟
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK229.66
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景10-12
• 1.1.1 清洁煤燃烧技术10-11
• 1.1.2 循环流化床锅炉飞灰含碳量研究背景11
• 1.1.3 影响飞灰含碳量的主要因素11-12
• 1.2 循环流化床焦炭燃烧的研究概况12-14
• 1.2.1 国外研究现状13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 本文研究的主要内容14-15
• 1.3.1 本课题主要研究内容14-15
• 1.3.2 本课题创新点15
• 1.4 本章小结15-16
• 第二章 循环流化床一次破碎、成灰和燃烬特性实验研究16-28
• 2.1 实验煤质分析16-17
• 2.2 燃煤一次破碎特性研究17-23
• 2.2.1 实验装置17
• 2.2.2 实验过程17-18
• 2.2.3 实验结果与分析18-23
• 2.3 成灰特性23-25
• 2.3.1 实验装置及实验过程23
• 2.3.2 实验结果与分析23-25
• 2.4 燃烬特性25-27
• 2.4.1 实验装置及实验过程25-26
• 2.4.2 实验结果与分析26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 循环流化床锅炉焦炭粒度分布数值模型28-44
• 3.1 循环流化床锅炉燃烧系统整体模型特点28
• 3.2 各子模型间的关联28-29
• 3.3 小室模型29-33
• 3.3.1 氧量平衡方程30-31
• 3.3.2 炭质量平衡方程31-32
• 3.3.3 能量平衡方程32-33
• 3.4 焦炭燃烧模型33-42
• 3.4.1 一次破碎模型33-34
• 3.4.2 扬析夹带模型34-35
• 3.4.3 焦炭颗粒的燃烧模型35-38
• 3.4.4 磨耗模型38
• 3.4.5 停留时间模型38-39
• 3.4.6 排渣模型39-40
• 3.4.7 飞灰模型40-41
• 3.4.8 传热模型41-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第四章 循环流化床焦炭粒度分布数值计算及优化44-68
• 4.1 循环流化床锅炉焦炭粒度分布数值计算44-49
• 4.1.1 计算模型44-46
• 4.1.2 模型计算稳定性验证及分析46-47
• 4.1.3 焦炭粒度分布47-49
• 4.2 不同煤种下的焦炭粒度分布49-53
• 4.2.1 焦炭粒度分布49-50
• 4.2.2 含碳量50-51
• 4.2.3 飞灰中焦炭粒度分布51-52
• 4.2.4 飞灰含碳量52-53
• 4.3 给煤粒度分布对焦炭粒度分布的影响53-59
• 4.3.1 给煤粒度分布对焦炭粒度分布的影响54-55
• 4.3.2 给煤粒度分布对含氧量分布的影响55-56
• 4.3.3 给煤粒度分布对含碳量分布的影响56-57
• 4.3.4 给煤粒度分布对温度分布的影响57-58
• 4.3.5 给煤粒度分布对飞灰含碳量的影响58-59
• 4.4 焦炭粒度分布优化59-64
• 4.4.1 焦炭粒度分布优化目标函数59-60
• 4.4.2 典型煤种的最优给煤粒度分布60-64
• 4.5 循环流化床锅炉焦炭燃烧优化软件64-66
• 4.6 本章小结66-68
• 第五章 结论与展望68-72
• 5.1 完成的工作68-69
• 5.2 结论69
• 5.3 课题展望69-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 攻读学位期间发表的学术论文78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：744991