燃气再燃的低NO_x排放数值模拟

发布时间：2017-08-03 03:05

  本文关键词：燃气再燃的低NO_x排放数值模拟

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【摘要】：氮氧化物(NOX)污染是大气污染物之一,对环境、气候和人类存在着巨大的危害。随着社会的发展,NOx的污染日益严重,再燃技术作为经济、有效的NOx控制方法受到学者的关注。而天然气因为具有投资小、运行费用低、脱销效率高等优点在工程上有很大的实用价值。本文在阅读研究了前人工作以及总结的基础上,以一台简化的单元体炉为研究对象,利用FLUENT软件对炉膛内的燃烧情况进行模拟。建立了炉膛燃烧过程的数学模型：气相的湍流流动采用Realizable k-模型,气相湍流燃烧采用组分输运模型；辐射传热采用P-1模型,NO的生成和还原采用后处理的方法。采用建立的模型对天然气再燃还原NO的过程进行数值模拟,给出了参照组炉内速度、温度、反应和组分浓度以及NO浓度的分布规律。并且与实验组的数据做对比,得出数值模拟的准确性。通过改变影响再燃效率的参数,分析了主燃区的过量空气系数、主燃区长度、再燃区长度以及再燃比对NO出口质量分数的影响。模拟结果如下：主燃区过量空气系数一般为1.05;主燃区长度不宜过长也不可过短,最佳长度为80mm；再燃区长度的增加对再燃有利,但综合锅炉效率,最佳再燃区长度为80mm；再燃比的最佳范围为10%-20%。本文的数值模拟给出的炉膛燃烧的燃烧特性对实验具有指导意义,对实际的工程也提供参考依据。
【关键词】：氮氧化物 再燃 天然气 数值模拟
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ038.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 文献综述9-21
• 1.1 氮氧化物的来源以及危害9-11
• 1.2 NO_X的排放与控制以及形成11-15
• 1.2.1 无氮燃烧技术11-12
• 1.2.2 低NO_X燃烧技术12-14
• 1.2.3 烟气净化技术14-15
• 1.3 再燃原理15
• 1.4 气体燃料再燃还原效果的影响因素15-16
• 1.5 国内外研究现状16-20
• 1.5.1 国外研究现状16-18
• 1.5.2 国内研究现状18-20
• 1.6 本文的主要内容20-21
• 第2章 数学模型21-38
• 2.1 基本控制方程21-22
• 2.2 湍流燃烧过程涉及的方程22-30
• 2.2.1 雷诺平均22-23
• 2.2.2 气相湍流流动模型23-25
• 2.2.3 气相湍流燃烧模型25-27
• 2.2.4 挥发份析出模型27-28
• 2.2.5 辐射模型28-30
• 2.3 NO_X生成模型与再燃模型30-37
• 2.3.1 热力型NO_X的生成模型30-31
• 2.3.2 快速型NO_X的生成模型31-33
• 2.3.3 燃料型NO_X的生成模型33-35
• 2.3.4 再燃还原模型35-36
• 2.3.5 湍流对NO的影响36-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第3章 锅炉模型的建立及数值模拟38-45
• 3.1 锅炉介绍及单元体炉简化原理38-40
• 3.2 建模40
• 3.3 数值模拟40-43
• 3.3.1 网格划分40-41
• 3.3.2 本文中模型网格的生成41-42
• 3.3.3 边界条件42-43
• 3.4 文章小结43-45
• 第4章 单元体炉低NO_X排放特性的数值模拟以及数据分析45-67
• 4.1 锅炉工作参数45
• 4.2 燃料性质45-46
• 4.3 数学模型46
• 4.4 模拟结果与实验数据对比以及模型的有效性考核46-48
• 4.5 原始工况时NO_X的排放特性48-54
• 4.5.1 数值模拟的条件收敛48
• 4.5.2 炉膛内流场分析48-49
• 4.5.3 炉膛内温度场分析49
• 4.5.4 炉膛内反应和组分场分析49-53
• 4.5.5 炉膛内HCN和NO浓度场分析53-54
• 4.6 不同因素对NO排放影响的数据分析54-66
• 4.6.1 天然气再燃时主燃区过量空气系数对NO排放的影响54-57
• 4.6.2 天然气喷口高度对NO出口浓度的影响57-61
• 4.6.3 再燃区长度对NO出口浓度的影响61-63
• 4.6.4 再燃比对NO出口浓度的影响63-66
• 4.7 本章小结66-67
• 第5章 结论与展望67-68
• 5.1 论文结论67
• 5.2 展望67-68
• 参考文献68-74
• 致谢74-75
• 攻读学位期间发表或录用学术论文和参与科研项目75

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本文编号：612339