循环流化床锅炉变负荷过程中污染物排放动态特性研究

发布时间：2020-05-31 13:24

【摘要】：燃煤烟气污染物超低排放是火力发电的重要技术指标之一。循环流化床(CFB)燃煤技术是洁净煤技术中污染物控制成本最低、同样煤种情况下适应性最好的技术,其具有炉内高效脱硫和低氮燃烧特性。近年来,各研究者对循环流化床锅炉炉内脱硫和抑制NOx生成的研究很多。随着循环流化床锅炉总装机容量的增加和燃煤烟气超低排放的环保要求,对循环流化床锅炉全工况运行范围内的燃烧污染物生成提出了更高的要求。本文以某350MW超临界循环流化床锅炉为研究对象,通过建立脱硫脱硝数学模型以及循环流化床锅炉流动、燃烧、传热整体数学模型,开展变负荷过程中循环流化床锅炉污染物排放动态特性研究,为炉内燃烧污染物控制提供技术支持。本文首先建立了循环流化床锅炉整体动态数学模型,模型集成了炉膛内流动、燃烧、传热以及污染物生成与脱除等各子模型。正确描述床内密相区和稀相区的流动特性、燃烧特性以及传热特性。其次,在循环流化床锅炉整体数学模型的基础上,建立了循环流化床锅炉动态数学模型。将炉膛沿高度划分为一系列的小室,在各个小室内分别建立物料动态平衡方程、碳质量动态平衡方程、各气体质量动态平衡方程以及能量动态平衡方程,计算各个小室内各参量的动态变化。最后,基于MATLAB/SIMULINK平台,建立了350MW循环流化床锅炉燃烧动态仿真模型。计算锅炉满负荷下各参量沿炉膛高度的变化;仿真分析给煤和二次风阶跃变化下污染物排放变化;分析钙硫摩尔比、一二次风配比以及上下二次风配比等参量变化对炉内原始SO_2、NOx排放浓度的影响。仿真研究与结果表明:(1)增加钙硫摩尔比可以快速降低SO_2排放。降负荷时,当钙硫摩尔比从2升高到2.2时,SO_2排放浓度即可降低到降负荷之前的浓度水平;(2)降低一次风比可以有效降低SO_2和NOx排放。升负荷时,当一次风比从48%降低到42%时,NOx排放浓度降低到低于升负荷之前的浓度水平。降负荷时,当一次风比从48%降低到45%时,SO_2排放浓度降低了11.34%;(3)增加上下二次风配比可以降低NOx排放,但会导致SO_2排放浓度升高,所以在增加上下二次风配比调节NOx排放的同时需增加钙硫摩尔比来控制SO_2排放。升负荷时可通过降低一次风比或增加上下二次风配比来降低NOx排放浓度,NOx排放浓度每降低1mg/Nm~3,一次风比需降低0.29%或者上下二次风配比升高1.36%。降负荷时可通过增加钙硫摩尔比来降低SO_2排放浓度,SO_2排放浓度每降低1mg/Nm~3,钙硫摩尔比需增加0.23%。
【图文】：

整体布置,循环流化床锅炉,太原理工大学,学位论文

循环流化床锅炉整体布置图

小室,循环流化床锅炉

第三章小室动态模型于第二章流动、传热、燃烧数学模型，本章将炉膛沿高度方向划分为一系每个小室建立物料动态平衡方程、碳质量动态平衡方程和能量动态平衡方室划分着物料、烟气流动方向，将炉膛划分为一系列的小室。在各个小室中分别平衡方程、动态碳量平衡方程和动态能量平衡方程，得到沿炉膛高度的温含碳量以及污染物等分布情况。小室划分采用一维双通道小室模型，以下，，下二次风口以下当作密相区，下二次风口以上当作稀相区。密相区作为独计算。稀相区划分为十个小室，每个小室又分为边壁区和核心区，分别边壁区和核心区内的参数。图 3-1 给出了循环流化床锅炉炉膛内的小室划
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK229.66;X701

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