循环流化床锅炉布风装置流场特性的数值模拟

论文摘要

循环流化床锅炉是近年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧技术,具有许多其他燃烧方式不具备的优点。然而,作为一种新型动力设备,其内部过程包括了燃烧、气固两相流动、传热和各种复杂化学反应等,是一个极为复杂的过程组合,它的许多内在规律还等待人们去研究了解。循环流化床燃烧所需的空气主要由布风系统提供,在运行中起了非常重要的作用。但是由于布风装置设计的不合理,导致了流化床布风板上的风帽漏渣严重,风室内的床渣大量堆积、结焦,机组无法安全连续运行。本课题将布风装置作为研究对象,对景德镇电厂150MW循环流化床锅炉进行各项相关的冷态实验,并采用计算流体力学软件—FLUENT对其布风装置流场特性进行数值模拟。分别通过对风帽、一次风室和炉膛在各种物理参数条件下,所显示出的不同流场特性的数学描述,以及冷态实验中的数据与数值模拟数据的对照分析,期望从中找出各物理参数之间的关系以及数学模型对流场的影响等,从而揭示了其内在规律,同时为循环流化床锅炉布风均匀性的改造与优化设计提供了依据。无论从能源高效利用还是从环境保护方面均具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外现状及发展趋势
• 1.2.1 国外循环流化床锅炉的现状及发展趋势
• 1.2.2 国内循环流化床锅炉的现状及发展趋势
• 1.3 课题研究对象及方法
• 1.3.1 研究对象及存在的问题
• 1.3.2 研究方法
• 1.3.3 Fluent简介
• 1.4 课题研究内容
• 2 475t/h循环流化床锅炉及布风装置介绍
• 2.1 锅炉总体简介
• 2.2 布风装置概况
• 2.2.1 布风装置的作用
• 2.2.2 布风装置形式及结构
• 3 风帽流场的数值模拟
• 3.1 计算流体力学控制方程
• 3.1.1 流体流动的基本控制方程
• 3.1.2 湍流模型及其控制方程
• 3.2 Fluent对风帽流场的模拟过程
• 3.2.1 结构模型
• 3.2.2 模型的网格划分
• 3.2.3 求解计算
• 3.3 计算结果分析
• 3.3.1 风帽压降
• 3.3.2 速度流场
• 3.3.3 温度对流场特性的影响
• 3.4 本章小结
• 4 一次风室流场的数值模拟
• 4.1 一次风室的结构模型
• 4.2 一次风室模型的网格划分
• 4.3 求解设置
• 4.4 模拟结果分析
• 4.4.1 速度流场
• 4.4.2 温度对流场特性的影响
• 4.4.3 进口流速对流场特性的影响
• 4.5 本章小结
• 5 炉膛流场的数值模拟
• 5.1 结构模型的建立及网格划分
• 5.2 求解设置
• 5.3 速度流场分析
• 5.4 压力场分析
• 5.5 炉膛内气固两相流模拟
• 5.5.1 颗粒相沿床的径向浓度分布
• 5.5.2 颗粒沿床高度方向的浓度分布
• 5.6 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献