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600MW燃煤电站锅炉燃烧优化组织数值模拟研究

作　者: 魏国强
导　师: 何伯述
学　校: 北京交通大学
专　业: 工程热物理
关键词: 燃煤锅炉电厂减温水数值模拟燃烧器旋流数风量配比
分类号: TM621.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 323次
引　用: 2次
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内容摘要

在我国的电力供应方面，火力发电占主要地位。随着国民经济和电力工业的发展，能源消耗和由此带来的污染物排放等问题日趋严重。政府开始重视相关问题，出台各种排放标准，旨在节能减排。本文是以解决某电厂600MW墙式燃烧器对冲布置燃煤锅炉存在的过热器和再热器减温水量严重超过设计值的实际问题为研究背景，结合电厂锅炉的实际运行情况，从理论和数值模拟等方面对炉内流场、温度场、氧浓度场、一氧化碳浓度场、二氧化碳浓度场、颗粒燃尽率以及氮氧化物生成情况进行的数值模拟研究，指出了通过配风的优化组织可以改善锅炉燃烧设计煤种时的炉内燃烧特性，达到增加蒸发受热面区域热负荷、降低对流受热面热负荷，进而降低减温水量、提高锅炉的安全性和经济性。首先从理论上分析了某电厂600MW燃煤锅炉存在减温水过量问题的原因和主要影响因素以及其控制方法。其次，本文使用Phoenics3.6和Fluent6.3等商业软件，结合电厂实际运行工况，按照理论分析中预先设计好的不同旋流数、不同风量配比的模拟工况，对锅炉炉内的流动和燃烧过程及氮氧化物的生成量等进行了数值模拟研究，并相互比对，提出了煤粉优化配风燃烧方式。对于炉内煤粉燃烧过程所采用的数值模拟模型，本文也做了比较和总结，在对比电厂实际数据的基础上，确定了最适合的数值模拟模型。在此基础之上，合理设置工况，进行相应的数值模拟，最终达到了燃烧组织优化的目的。

全文目录

中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-26
  1.1 课题背景  10-15
    1.1.1 燃煤电厂锅炉燃烧过程存在的主要问题  10-12
    1.1.2 数值模拟的意义  12
    1.1.3 研究现状  12-15
  1.2 本文主要工作  15-18
    1.2.1 600MW电厂锅炉存在的问题  16-17
    1.2.2 解决思路  17-18
  1.3 锅炉燃烧过程数值分析方法  18-21
    1.3.1 构造基本方程和理论模型  20
    1.3.2 数值方法抽象模型  20
    1.3.3 数值模拟的实现  20
    1.3.4 模拟结果的验证和实际应用  20-21
  1.4 常用的相关数值模拟软件  21-26
    1.4.1 Phoenics  21-22
    1.4.2 Fluent  22-26
第2章数值分析模型  26-44
  2.1 600MW电厂锅炉概况  26-32
    2.1.1 锅炉整体特性  26-29
    2.1.2 旋流数  29-30
    2.1.3 风量配比  30-32
  2.2 求解方式选择  32
  2.3 物理模型的建立  32-34
    2.3.1 燃烧器模型  32-33
    2.3.2 全炉膛模型  33-34
  2.4 求解模型及算法  34-40
    2.4.1 N-S方程  35
    2.4.2 雷诺时均方程  35
    2.4.3 k-ε方程  35-37
    2.4.4 SIMPLE方法的基本思想  37-40
  2.5 模型校核  40
  2.6 模拟工况的设置  40-42
    2.6.1 旋流数变化的工况  40-42
    2.6.2 风量配比变化的工况  42
  2.7 本章小结  42-44
第3章 600MW电厂锅炉燃烧的数值模拟  44-88
  3.1 旋流数对燃烧器运行影响的模拟  44-50
    3.1.1 速度场的变化规律  44-45
    3.1.2 温度场的变化规律  45-46
    3.1.3 O_2浓度的变化规律  46-47
    3.1.4 CO浓度的变化规律  47-49
    3.1.5 CO_2浓度的变化规律  49-50
  3.2 旋流数对锅炉燃烧影响的模拟  50-62
    3.2.1 速度场的变化规律  50-52
    3.2.2 温度场的变化规律  52-54
    3.2.3 O_2浓度的变化规律  54-56
    3.2.4 CO浓度的变化规律  56-58
    3.2.5 CO_2浓度的变化规律  58-60
    3.2.6 燃尽率的变化规律  60-62
  3.3 风量配比对锅炉燃烧影响的模拟  62-70
    3.3.1 速度场的变化规律  63-64
    3.3.2 温度场的变化规律  64-65
    3.3.3 O_2浓度的变化规律  65-67
    3.3.4 CO浓度的变化规律  67-68
    3.3.5 CO_2浓度的变化规律  68-69
    3.3.6 燃尽率的变化规律  69-70
  3.4 旋流数及风量配比对污染物排放影响的模拟  70-76
    3.4.1 NO生成量的预测  71-73
    3.4.2 SO_2生成量的预测  73-76
  3.5 本章小结  76-78
  3.6 典型工况图示  78-88
第4章结果的验证  88-90
  4.1 两软件相关结果的对比  88
  4.2 试验结果的验证  88-90
第5章结论与展望  90-94
  5.1 分析与建议  90-92
    5.1.1 单个燃烧器  91
    5.1.2 全炉膛  91-92
  5.2 展望  92-94
参考文献  94-96
致谢  96-98
作者简历  98-102
学位论文数据集  102

600MW燃煤电站锅炉燃烧优化组织数值模拟研究

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