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墙式切圆燃烧方式下SOFA不同布置方式时气流特性的研究

作 者: 孔超
导 师: 秦明;吴少华
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 热能工程
关键词: 分离燃尽风 角式布置 墙式布置 PDA 数值模拟
分类号: TK221
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 27次
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内容摘要


分离燃尽风是一种深度的空气分级低NOx燃烧技术,在降低NOx的生成量同时,保证锅炉后期的燃烧。本文以一台660MW超临界墙式布置切圆燃烧方式的煤粉锅炉作为研究对象,该锅炉采用分离燃尽风方式。冷态实验利用3D-PDA测量分析了不同SOFA布置方式下SOFA的气流特性,同时利用热球风速仪测量分析了不同SOFA布置方式下屏区左右风速偏差;并利用Fluent软件模拟了锅炉原型炉内燃烧过程,分析了不同SOFA布置方式对SOFA区域空气动力场、温度场、氧浓度分布及炉膛出口烟温偏差的影响。试验结果表明:1、对于SOFA角式布置, SOFA反切5°后,其射流刚性减弱,穿透性降低,速度衰减加快,扩散性增加不明显,不利于与主旋气流的混合; SOFA反切10°后,其射流刚性增强,穿透性随之提高,扩散性增加,有利于SOFA与主旋气流的混合。对于SOFA墙式布置,随着SOFA反切角度的增加,SOFA射流穿透性增强,扩散性增加,有利于SOFA与主旋气流的混合。对比SOFA角式布置和墙式布置,SOFA角式布置更有利于SOFA与主旋气流的混合。2、对于SOFA角式布置的情况,SOFA反切5°可以减小屏区左右风速偏差,而SOFA反切10°,炉膛屏区风速偏差反而增加。对于SOFA墙式布置的情况,SOFA反切5°和10°,都未使炉膛屏区风速偏差减小。模拟结果表明:1、对于角式布置的SOFA,SOFA反切5°没有提高其射流的穿透性,而SOFA反切10°,其射流的穿透性得到了提高,有利于SOFA与高温旋转烟气的混合;对于墙式布置的SOFA,随着SOFA反切角度的增加,射流的穿透性增强,有利于与高温旋转烟气的混合;相比于SOFA墙式布置,SOFA角式布置更有利于SOFA与主旋高温烟气的混合。2、对于角式布置的SOFA,SOFA反切5°后,射流与旋转的高温烟气发生了较强烈的作用,有利于消除残余旋转,减小炉膛出口烟温偏差。而对于墙式布置的SOFA,SOFA反切角度增加,没有减小炉膛出口烟温偏差。通过对比验证试验结果与模拟结果,两者结果吻合性较好。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 墙式切圆燃烧方式  10-11
    1.2.1 墙式切圆燃烧方式介绍  10-11
    1.2.2 墙式切圆燃烧方式研究现状  11
  1.3 低NO_x 燃烧技术  11-13
    1.3.1 分离燃尽风  12-13
  1.4 切圆燃烧方式烟温偏差  13-14
    1.4.1 烟温偏差产生的原因  13-14
    1.4.2 烟温偏差解决方法  14
  1.5 课题研究意义及内容  14-16
第2章 研究对象及方法介绍  16-28
  2.1 研究对象  16-17
  2.2 模化原理及方法  17-18
  2.3 模化后的试验台系统  18-21
  2.4 PDA 测量系统  21-25
    2.4.1 PDA 测量系统介绍  21-22
    2.4.2 PDA 测量原理  22-24
    2.4.3 PDA 试验误差分析  24-25
  2.5 热式风速仪  25-26
  2.6 煤粉锅炉燃烧过程数值模拟  26-27
    2.6.1 国外研究现状  26
    2.6.2 国内研究现状  26-27
  2.7 本章小结  27-28
第3章 SOFA 混合特性及流速偏差试验研究  28-44
  3.1 不同布置方式的SOFA 混合特性试验研究  28-40
    3.1.1 测量区域  28-29
    3.1.2 试验工况  29-30
    3.1.3 试验数据处理方法  30
    3.1.4 炉内主旋气流特性  30-31
    3.1.5 角式布置SOFA 射流特性  31-35
    3.1.6 墙式布置SOFA 射流特性  35-38
    3.1.7 角式布置SOFA 与墙式SOFA 射流特性对比  38-40
  3.2 SOFA 的布置方式对屏区气流速度偏差影响  40-42
    3.2.1 角式布置SOFA 屏区左右风速偏差  41-42
    3.2.2 墙式布置SOFA 屏区左右风速偏差  42
  3.3 本章小结  42-44
第4章 墙式切圆锅炉燃烧过程数值模拟  44-59
  4.1 计算模型选取  44-48
    4.1.1 气相湍流模型  44-45
    4.1.2 气固两相流动模型  45
    4.1.3 辐射换热模型  45-46
    4.1.4 煤粉燃烧过程模型  46-48
  4.2 墙式切圆褐煤锅炉的燃烧过程模拟  48-58
    4.2.1 计算域与网格划分  48-49
    4.2.2 热态模拟工况介绍  49
    4.2.3 炉内SOFA 区域空气动力场  49-51
    4.2.4 SOFA 区域温度场  51-53
    4.2.5 SOFA 区域氧浓度分布  53-54
    4.2.6 炉膛出口烟温偏差  54-58
  4.3 本章小结  58-59
结论  59-61
参考文献  61-66
攻读学位期间发表的论文  66-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 蒸汽动力工程 > 蒸汽锅炉 > 理论
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