29MW锅炉燃烧器外二次风率对流场及燃烧特性的影响

发布时间：2020-07-31 09:16

【摘要】：工业锅炉在经济发展及国民生活中起着重要的作用。传统的工业锅炉因燃烧组织方式、锅炉总体工艺水平等因素导致燃烧效率低、污染物排放量高。煤粉工业锅炉具备高效节能、洁净排放的特点,近年来在节能减排的大背景下迅速发展起来,煤粉工业锅炉产业已基本形成。本文以哈尔滨工业大学研发的中心给粉旋流燃烧器为研究对象,研究燃烧器出口的单相流动特性,并将燃烧器应用在29MW煤粉工业锅炉上,通过数值模拟的方法研究燃烧器的燃烧特性以及NO_x生成特性,并对运行参数进行合理优化。本文的研究能够为工业煤粉锅炉燃烧器的研发提供参考。首先以单只燃烧器为原型,根据冷态模化准则搭建1:3的单相冷态试验台,通过热线风速仪系统测量燃烧器出口区域的三维速度,研究外二次风和分离二次风率配比以及掺混的烟气量配比对燃烧器出口区域单相流动特性的影响。不同风率配比结果表明:风率配比对回流区尺寸和最大轴向负速度影响较大,风率配比由1:3增加至3:1,回流区最大直径从1.1d增加至1.4d,回流区面积增幅为34%,燃烧器中轴线上最大轴向负速度由3.6m/s增加至9.8m/s。不同烟气量配比结果表明:不同烟气量配比对回流区尺寸和最大轴向负速度影响较大,烟气量配比由0:1增加至1:0,回流区最大直径从1.2d增加至1.3d,回流区面积增幅为19%,燃烧器中轴线上最大轴向负速度由3.4m/s增加至7.0m/s。利用数值模拟研究外二次风和分离二次风风率配比以及掺混的烟气量配比对炉内燃烧特性以及NO_x生成特性的影响。通过对炉膛中心面的轴向速度分布、温度分布、O_2浓度分布以及NO浓度分布进行分析,并结合炉膛出口的烟气温度和NO_x浓度,对外二次风和分离二次风率配比以及掺混的烟气量配比进行优化。不同风率配比的数值模拟结果表明:风率配比为1:3、3:5及9:11时,炉膛出口NO_x排放量在227 mg/m~3-238mg/m~3范围内,风率配比大于9:11时,NO_x排放量在227 mg/m~3基础上升高幅度为21%。本文推荐外二次风与分离二次风风率配比在1:3至9:11范围内较合适。不同烟气量配比的数值结果表明:烟气量配比为0:1至7:3时,炉膛出口NO_x排放量在220 mg/m~3-231 mg/m~3范围内,烟气量配比为1:0时,炉膛出口NO_x排放量为251 mg/m~3,在220 mg/m~3基础上升高幅度为14%。本文推荐外二次风与分离二次风掺混的烟气量配比在0:1至7:3范围内较合适。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK229.63;X701
【图文】：

示意图,送风管道

冷态模化试验是在室内进行的，故各股气流温度相等，风速公式可进。根据上文所述，冷态模化试验临界雷诺数取为 1×104，由此可得试验 Q：3273(3600 ) Nm /h273i iiQ V St （式中 t 为试验风温，其中 i=1、2n、2w、3。3 试验台的搭建单只燃烧器冷态试验系统由送风系统、旋流燃烧器模型以及速度测量。送风系统包括 50Hz 的调频风机、送风管道，送风管道如图 2-2 所下依次是一次风风管、内二次风风管、外二次风风管和分离二次风风-3 为燃烧器模型实物图，旋流燃烧器带有预燃室，预燃室内布置一次次风、外二次风，轴向旋流叶片布置在二次风通道中，叶片角度均为 6二次风布置在预燃室外，分离二次风出口与预燃室出口平齐。速度测括热线风速仪系统和计算机。图 2-4 为单只燃烧器冷态试验的示意图

示意图,燃烧器,实物,模型

示意图,网格划分,叶片,示意图

2N O NO N2N O NO ON OH NO H网格划分及边界条件文采用三维建模软件对全炉膛及燃烧器进行 1：1 建模。将三维模划分软件进行网格划分。划分网格时，燃烧器轴向叶片和炉膛本结构和结构方法。为了方便画网格，将炉膛本体分成两部分，用结构方法画网格，网格数量远小于非结构方法，且网格质量高。模拟的准确性，进行网格划分时，对炉膛主燃区以及流动复杂的处理。图 2-6，图 2-7 和图 2-8 分别为内、外二次风叶片以及炉膛示意图。数值计算中，对于炉膛壁面：边界条件设为无湍流运动于燃烧器煤粉以及各分级风入口：采用速度入口边界条件，煤粉流强度分别设为 0.8 和 10%，不同分级风入口的水力直径通过四与湿周之比计算；锅炉出口的边界条件设为压力出口。

【相似文献】