新型前后拱的生物质锅炉的改进及炉膛数值模拟

发布时间：2017-09-27 18:13

  本文关键词：新型前后拱的生物质锅炉的改进及炉膛数值模拟

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【摘要】：近年来煤等化石燃料对环境的污染严重,我们国家在经济快速发展的同时越来越注重环境的保护和可持续发展。在国家节能减排优惠政策的号召下江苏圆通农机科技有限公司开始研制生物质压块燃料,并与有关企业合作对锅炉进行改造,即将原燃煤锅炉改造为烧生物质压块燃料的锅炉。本文针对原有锅炉试烧生物质压块燃料出现的各种问题,结合生物质压块燃料的燃烧特性提出切实可行的改造方案。本文首先分析了改造前锅炉所存在的不利于生物质压块燃料燃烧的各种问题,尤其是生物质压块燃料在原有锅炉中容易提前着火的问题。针对改造前锅炉的给料装置、前后拱配置、配风方式、二次风系统、清灰装置所存在的问题给予分析,并提出合理的适合于生物质压块燃烧的改造方案。此处的给料装置采用的是新型的防回燃,防烧坏料仓的给料装置,前后拱配置采用前拱低长,后拱高短,后拱高于前拱的新型延迟着火的炉拱配置。其次对SZL15-1.25-AII锅炉进行简化并建立物理模型,利用Fluent商业软件并引入UDF程序段,模拟了锅炉内的温度场,压力场,以及各组分浓度场。通过对改造前锅炉与改造后的锅炉;改造后不同后拱高度下的锅炉;改造后不同后拱长度下的锅炉;以及不同配风下的锅炉进行数值模拟分析。对比分析得出以下结论:改造后的锅炉在新型的前后拱配置下生物质压块燃料从前拱出口处才开始燃烧,延迟生物质压块燃料的着火效果明显。改造后的锅炉后拱高度不可以过高,后拱高度增加后会导致炉内火焰中心上移从而使炉膛出口温度升高,对防渣不利,后拱过高炉膛出口处可燃气体有所增加,这样会增加气体不完全燃烧损失,降低锅炉效率;改造后的锅炉后拱长度也不可以过长,后拱长度增加后炉内的压力有上升的趋势,这样会增加炉膛内正压燃烧的几率。选定好良好的拱形配合以合理地配风方式才能使延迟着火更加理想,炉内的燃烧更加高效。
【关键词】：锅炉改造 生物质压块 延迟着火 配风方式 数值模拟
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK229
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外生物质能的发展现状11-14
• 1.2.1 国内生物质能发展现状11-12
• 1.2.2 国外生物质能发展现状12-14
• 1.3 本文研究的内容及方法14-16
• 第2章 现有工业锅炉存在的问题及改造措施16-23
• 2.1 现有工业锅炉存在问题16-18
• 2.1.1 给料装置16
• 2.1.2 前后拱配置不合理16-17
• 2.1.3 配风方式有问题17
• 2.1.4 清灰除渣装置需要加强17-18
• 2.2 改造措施18-21
• 2.2.1 采用新型的给料装置18-19
• 2.2.2 优化前后拱配置19-20
• 2.2.3 采用合理的配风方式并加入二次风系统20-21
• 2.2.4 加入清灰装置21
• 2.3 本章小结21-23
• 第3章 炉拱对燃烧特性影响的数值模拟23-37
• 3.1 物理模型23-25
• 3.1.1 计算对象的选择和优化23-24
• 3.1.2 网格划分24
• 3.1.3 边界条件设置24-25
• 3.2 数学模型25-30
• 3.2.1 基本方程25-26
• 3.2.2 湍流方程26-28
• 3.2.3 辐射传热模型28-29
• 3.2.4 湍流近壁区域的处理29
• 3.2.5 气体反应模型29-30
• 3.3 改造后锅炉炉内烟气流动过程数值模拟结果分析30-31
• 3.4 炉膛温度场31-35
• 3.4.1 改造后炉膛压力场32-33
• 3.4.2 改造后炉膛浓度场33-35
• 3.5 本章小结35-37
• 第4章 新型前后拱配置对炉内燃烧特性影响的数值分析37-63
• 4.1 普通前拱改为延迟着火低长前拱的数值分析37-45
• 4.1.1 改造前后炉膛内温度场对比分析38
• 4.1.2 改造前后炉膛内压力场对比分析38-39
• 4.1.3 改造前后炉膛内速度场对比分析39-40
• 4.1.4 改造前后各组分浓度场的对比分析40-44
• 4.1.5 改造前后温度场的对比分析44-45
• 4.2 改造后锅炉不同后拱高度和长度的数值模拟分析45-61
• 4.2.1 改造后生物质锅炉不同后拱高度的数值模拟分析46-53
• 4.2.2 改造后的生物质锅炉在不同后拱长度下的数值模拟分析53-61
• 4.3 本章小结61-63
• 第5章 配风方式的选择63-66
• 5.1 配风方式简述63
• 5.2 新型前后拱的配风搭配63-65
• 5.3 本章小结65-66
• 结论66-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文72-73
• 致谢73

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