燃煤锅炉CO排放特性的数值模拟
发布时间：2022-10-04 18:46
燃煤电厂多采用先进的低NOx燃烧器及炉内空气分级燃烧技术,以降低NOx的排放量。分级送风燃烧技术使得主燃烧器区域保持在缺氧、富燃料条件下燃烧,以控制NOx的生成。同时分级送风燃烧技术也会导致不完全燃烧或延迟燃烧现象,降低锅炉的燃烧效率。此外炉膛CO浓度升高且局部易出现峰值,易引发水冷壁的高温腐蚀问题。因此,研究燃煤锅炉中CO的生成机理及控制方法对提高火电机组运行经济性和环保性具有重要的工程价值。本文采用FLUENT数值模拟软件平台,以某400t/h四角切圆燃煤锅炉为研究对象,模拟炉膛燃烧的温度场和组分浓度场。由于本文以CO浓度为研究重点,因此为了较为准确地模拟出炉内CO的分布情况,加入改进的多步焦炭反应模型。为在不显著增加NOx生成的情况下,降低炉膛CO浓度,设计了两种燃烧改造方案,并模拟和分析了改造前后的流动与燃烧特性变化规律。第一种方案是通过改变单个燃烧器的水平角度来分析炉内的温度场,CO质量分数和NOx排放。通过优化调整,锅炉出口烟温降低,且有效地降低了 CO质量分数,同时也降低了炉膛NOx的排放浓度。第二种方案是在现有紧凑燃尽风（close-coupled overfire a...
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题的提出及主要研究内容
第2章 锅炉燃烧过程仿真方法和数学模型
2.1 煤粉炉燃烧过程
2.2 基本守恒方程
2.3 湍流流动数学模型
2.4 气固两相流动数学模型
2.5 煤粉颗粒燃烧模型
2.5.1 挥发份析出模型
2.5.2 气相燃烧模型
2.5.3 焦炭燃烧模型
2.6 辐射传热模型
2.7 NO_x后处理模型
2.8 本章小结
第3章 四角切圆燃烧器不同水平摆角调整下CO排放特性的数值模拟及分析
3.1 锅炉概况
3.2 原始工况数值模拟与模型验证
3.2.1 网格划分
3.2.2 数学计算模型
3.2.3 煤粉参数与边界条件设置
3.2.4 数值模拟结果与试验结果对比
3.3 数值模拟结果分析
3.3.1 燃烧器摆角计算工况设定
3.3.2 温度场分布规律
3.3.3 NO_x生成量分布
3.3.4 CO生成量分布
3.3.5 出口CO排放量分布云图
3.3.6 高温贴墙现象的分析
3.4 本章小结
第4章 不同SOFA风布置方式下CO排放特性的数值模拟及分析
4.1 锅炉概况
4.2 计算工况设定
4.3 不同CCOFA与SOFA风配比对数值模拟结果的影响
4.3.1 炉内温度分布规律
4.3.2 NO_x排放规律
4.3.3 CO排放规律
4.4 不同SOFA风布置高度对数值模拟结果的影响
4.4.1 炉膛温度分布规律
4.4.2 NO_x排放规律
4.4.3 CO排放规律
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]对冲旋流燃烧锅炉侧墙水冷壁近壁区还原性气氛分布特性[J]. 李永生,刘建民,陈国庆,黄启龙,蔡培. 动力工程学报. 2017(07)
[2]四角切圆锅炉炉内燃烧数值模拟[J]. 王秋红,王超,张小桃,王爱军,屈士玺. 热力发电. 2016(09)
[3]四角切圆锅炉变CCOFA与SOFA配比下燃烧特性数值模拟[J]. 李德波,李方勇,许凯,钟俊,温智勇,周杰联. 广东电力. 2016(01)
[4]300MW四角切圆锅炉燃尽风布置方式对低氮燃烧特性的影响[J]. 刘帅,孙路石,李楠,曲庆功,赵鹏,向军,胡松,苏胜. 工程热物理学报. 2015(10)
[5]660MW四角切圆锅炉CO排放特性的试验研究[J]. 姚卫刚,韦红旗,何长征. 电站系统工程. 2015(05)
[6]700MW四角切圆锅炉低NOx燃烧的数值模拟[J]. 钟礼今,张殿平,田登峰,方庆艳. 热能动力工程. 2015(01)
[7]600MW机组对冲燃煤锅炉尾部CO浓度偏高的调整试验[J]. 周平,张广才,严晓勇,李冰. 热力发电. 2014(12)
[8]四角切圆燃煤锅炉变SOFA风量下燃烧特性数值模拟[J]. 李德波,徐齐胜,沈跃良,邓剑华,刘亚明,温智勇. 动力工程学报. 2014(12)
[9]600MW机组锅炉空气分级低NOx燃烧数值模拟[J]. 杨姣,孙保民. 热力发电. 2014(10)
[10]300MW四角切圆煤粉锅炉低氮燃烧的数值模拟研究[J]. 黄文静,缪正清,王次成,李江涛. 锅炉技术. 2014(03)
硕士论文
[1]600MW对冲燃煤锅炉降低NOx排放的数值模拟[D]. 王蕾.北京交通大学 2008
[2]电站锅炉煤粉燃烧器降低NOx排放的研究[D]. 张翱.华中科技大学 2007
本文编号：3685569
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题的提出及主要研究内容
第2章 锅炉燃烧过程仿真方法和数学模型
2.1 煤粉炉燃烧过程
2.2 基本守恒方程
2.3 湍流流动数学模型
2.4 气固两相流动数学模型
2.5 煤粉颗粒燃烧模型
2.5.1 挥发份析出模型
2.5.2 气相燃烧模型
2.5.3 焦炭燃烧模型
2.6 辐射传热模型
2.7 NO_x后处理模型
2.8 本章小结
第3章 四角切圆燃烧器不同水平摆角调整下CO排放特性的数值模拟及分析
3.1 锅炉概况
3.2 原始工况数值模拟与模型验证
3.2.1 网格划分
3.2.2 数学计算模型
3.2.3 煤粉参数与边界条件设置
3.2.4 数值模拟结果与试验结果对比
3.3 数值模拟结果分析
3.3.1 燃烧器摆角计算工况设定
3.3.2 温度场分布规律
3.3.3 NO_x生成量分布
3.3.4 CO生成量分布
3.3.5 出口CO排放量分布云图
3.3.6 高温贴墙现象的分析
3.4 本章小结
第4章 不同SOFA风布置方式下CO排放特性的数值模拟及分析
4.1 锅炉概况
4.2 计算工况设定
4.3 不同CCOFA与SOFA风配比对数值模拟结果的影响
4.3.1 炉内温度分布规律
4.3.2 NO_x排放规律
4.3.3 CO排放规律
4.4 不同SOFA风布置高度对数值模拟结果的影响
4.4.1 炉膛温度分布规律
4.4.2 NO_x排放规律
4.4.3 CO排放规律
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]对冲旋流燃烧锅炉侧墙水冷壁近壁区还原性气氛分布特性[J]. 李永生,刘建民,陈国庆,黄启龙,蔡培. 动力工程学报. 2017(07)
[2]四角切圆锅炉炉内燃烧数值模拟[J]. 王秋红,王超,张小桃,王爱军,屈士玺. 热力发电. 2016(09)
[3]四角切圆锅炉变CCOFA与SOFA配比下燃烧特性数值模拟[J]. 李德波,李方勇,许凯,钟俊,温智勇,周杰联. 广东电力. 2016(01)
[4]300MW四角切圆锅炉燃尽风布置方式对低氮燃烧特性的影响[J]. 刘帅,孙路石,李楠,曲庆功,赵鹏,向军,胡松,苏胜. 工程热物理学报. 2015(10)
[5]660MW四角切圆锅炉CO排放特性的试验研究[J]. 姚卫刚,韦红旗,何长征. 电站系统工程. 2015(05)
[6]700MW四角切圆锅炉低NOx燃烧的数值模拟[J]. 钟礼今,张殿平,田登峰,方庆艳. 热能动力工程. 2015(01)
[7]600MW机组对冲燃煤锅炉尾部CO浓度偏高的调整试验[J]. 周平,张广才,严晓勇,李冰. 热力发电. 2014(12)
[8]四角切圆燃煤锅炉变SOFA风量下燃烧特性数值模拟[J]. 李德波,徐齐胜,沈跃良,邓剑华,刘亚明,温智勇. 动力工程学报. 2014(12)
[9]600MW机组锅炉空气分级低NOx燃烧数值模拟[J]. 杨姣,孙保民. 热力发电. 2014(10)
[10]300MW四角切圆煤粉锅炉低氮燃烧的数值模拟研究[J]. 黄文静,缪正清,王次成,李江涛. 锅炉技术. 2014(03)
硕士论文
[1]600MW对冲燃煤锅炉降低NOx排放的数值模拟[D]. 王蕾.北京交通大学 2008
[2]电站锅炉煤粉燃烧器降低NOx排放的研究[D]. 张翱.华中科技大学 2007
本文编号：3685569
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