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1025t/h W型火焰锅炉燃尽风参数优化
作 者: 陈曌
导 师: 李争起
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 热能工程
关键词: 燃尽风 W型火焰锅炉 炉内过程数值模拟 NO_x排放
分类号: TK222
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 38次
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内容摘要
随着对NOx的日益重视,利用各种手段来降低锅炉的NOx排放越来越受到重视。本文对一台1025t/h W型火焰锅炉进行数值模拟,研究了燃尽风(OFA)的参数设置对炉内流动、燃烧及NOx生成过程的影响并选出适合的参数。本文选取的数学模型如下:气体湍流输运模型:采用通用的k-ε双方程模型;气固两相模型:采用拉格朗日随机轨道模型;辐射换热模型:以热流法为基础的P-1辐射模型;煤粉热解燃烧模型:气相燃烧采用的是混合分数法,焦炭燃烧采用的是扩散-动力控制燃烧模型,挥发份析出采用的是双步竞争反应模型。为了保证在模拟过程中所采用的数值模型和计算方法的可行性,本文将模拟与实验结果相对比,对煤粉炉进行了模拟。结果表明:实验和模拟所得出的流场趋势一致。数值模型和计算方法被验证以后,本文在原炉膛模型的基础上增设了燃尽风喷口,对不同的燃尽风工况进行了数值模拟,工况设置根据燃尽风喷口结构、燃尽风风量及燃尽风下倾角度而定。结果表明:随着燃尽风风量的增加, NOx生成减少,OFA射流的穿透深度增加, OFA风率需在20%以上;内直流外旋流喷口结构结构形式,既保证了气流的刚性,具有较大的射入深度,又保证了气流与周围气流的充分混合,同时NOx的排放也得到控制;随着燃尽风下倾角度由0°变化到50°,出口含碳量值先减小后增大,锅炉效率最高的是倾角为30°。综合比较:当燃尽风喷口结构为内直流外旋流喷口结构,风率为25%,下倾角度为30度,炉膛整体的燃烧情况和降NOx效果较好。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-9 第1章 绪论 9-19 1.1 课题背景 9-12 1.1.1 不同W 型火焰锅炉的技术特点 9-10 1.1.2 FW W 型火焰锅炉 10-12 1.2 NO_x 的危害及生成过程 12-15 1.2.1 NO_x 的危害 12-13 1.2.2 NO_x 的形成机理 13 1.2.3 低NO_x 燃烧技术 13-14 1.2.4 课题研究方向 14-15 1.3 Fluent 软件介绍 15-17 1.3.1 Fluent 软件的基本模型 15-16 1.3.2 Fluent 软件的特点及应用情况 16-17 1.4 课题研究的意义与主要内容 17-18 1.4.1 课题研究的意义 17 1.4.2 课题研究的主要内容 17-18 1.5 本章小结 18-19 第2章 煤粉炉内燃烧及NO 生成模型 19-36 2.1 气相湍流模型 19-24 2.1.1 微观模拟 19-20 2.1.2 概率密度函数模拟 20 2.1.3 统观模拟 20-21 2.1.4 本文选用的模型 21-24 2.2 气固两相流动模型 24-27 2.2.1 单流体模型 24-25 2.2.2 小滑移模型 25 2.2.3 双流体模型 25 2.2.4 颗粒轨道模型 25 2.2.5 本文选用的模型 25-27 2.3 辐射换热模型 27-29 2.3.1 热流法 28 2.3.2 蒙特卡洛法 28 2.3.3 离散坐标法 28 2.3.4 本文选用的模型 28-29 2.4 煤粉燃烧模型 29-32 2.4.1 挥发份热解模型 29-31 2.4.2 焦炭燃烧模型 31-32 2.4.3 本文所选用的模型 32 2.5 NO 生成模型 32-34 2.5.1 热力型NO 生成模型 33 2.5.2 燃料型NO 生成模型 33-34 2.6 本章小结 34-36 第3章 数值模拟边界条件及模型验证 36-45 3.1 数值模拟对象 36-40 3.1.1 模拟对象 36-38 3.1.2 实验系统 38-40 3.2 数值模拟手段 40-41 3.3 数学建模 41-43 3.3.1 计算建模简介 41 3.3.2 模型网格划分 41-42 3.3.3 边界条件的设定 42-43 3.3.4 控制方程的离散和数值求解 43 3.4 数学模型可靠性验证 43-44 3.5 本章小结 44-45 第4章 燃尽风参数对1025t/hW 火焰炉炉内流动、燃烧及NO_x生成的影响 45-67 4.1 燃尽风风量对1025t/hW 火焰炉炉内流动、燃烧及NO_x 生成的影响 45-52 4.1.1 燃尽风量参数设置 45 4.1.2 工况参数 45-46 4.1.3 模拟结果分析 46-52 4.2 燃尽风喷口结构对1025t 52-58 4.2.1 喷口结构的选择 52 4.2.2 工况参数安排 52 4.2.3 模拟结果分析 52-58 4.3 燃尽风下倾角度对1025t 58-66 4.3.1 燃尽风下倾角度设置 58 4.3.2 工况参数设置 58 4.3.3 计算结果分析 58-66 4.4 本章小结 66-67 结论 67-68 参考文献 68-72 攻读学位期间发表的学术论文 72-74 致谢 74
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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 > 设计、计算
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