O2/CO2气氛下炉内燃烧过程数值模拟研究

论文摘要

本文对某电厂300MW四角切圆锅炉燃烧过程进行了数值模拟计算。首先,计算研究对象在设计工况下的燃烧结果,将数值模拟结果与设计参数对比,以验证所选择模拟和计算控制参数的合理性。其次,在前面的基础上计算不同O2浓度的O2/CO2气氛下炉内的燃烧过程,并进行对比分析,找到一种与空气气氛下燃烧结果最为接近的O2浓度。接着,本文以O2/CO2气氛下炉膛内辐射换热量与空气气氛下最为接近为标准,分别从锅炉运行调整和炉膛结构改造的角度进行数值模拟研究,找到合适的调整方式或炉膛结构,使得原锅炉不经过较大改造能直接适应O2/CO2气氛下煤粉的燃烧。最后,对本文所研究内容进行总结和展望。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 主要符号表
• 第一章 引言
• 1.1 选题背景及意义
• 2/CO₂ 燃烧的发展过程及研究现状'>1.2 国内外O₂/CO₂燃烧的发展过程及研究现状
• 1.3 电站煤粉锅炉数值模拟的研究动态与现状
• 1.4 本文的研究目的与内容
• 第二章 电站锅炉炉内燃烧数值计算模型
• 2.1 引言
• 2.2 三维湍流两相流基本守恒方程组
• 2.2.1 连续性方程
• 2.2.2 动量守恒方程
• 2.2.3 能量守恒方程
• 2.2.4 化学组分平衡方程
• 2.3 气相湍流流动模型
• 2.4 气固两相流动模型
• 2.5 湍流的气相燃烧模型
• 2.6 煤粉的燃烧模型
• 2.6.1 挥发份的热解模型
• 2.6.2 焦碳的燃烧模型
• 2.7 辐射换热模型
• 2.8 数值模拟软件概述
• 第三章 锅炉原型及模拟工况介绍
• 3.1 锅炉原型概况
• 3.2 网格的划分，定解条件和边界条件
• 3.2.1 网格的划分
• 3.2.2 边界条件的确定
• 第四章 不同氧气浓度下锅炉燃烧的主要模拟结果及分析
• 4.1 空气气氛下各参数的模拟结果及分析
• 4.1.1 流场的模拟结果
• 4.1.2 温度场分布
• 4.1.3 组分场的分布
• 4.1.4 壁面热负荷的分布
• 4.1.5 颗粒运动轨迹的分布
• 4.1.6 模型准确性的验证
• 2 浓度下各主要参数的模拟结果'>4.2 不同 O₂浓度下各主要参数的模拟结果
• 4.2.1 流场结果的比较
• 4.2.2 温度场结果的比较
• 4.2.3 壁面热负荷和总吸热量的比较
• 4.2.4 炉膛出口截面参数的比较
• 4.3 本章小结
• 第五章 对锅炉进行燃烧调整的数值模拟结果
• 5.1 燃烧器摆角向上调节
• 5.1.1 速度场分布
• 5.1.2 温度场的分布
• 5.1.3 壁面热负荷与炉膛总吸热量
• 2/CO₂ 系数'>5.2 改变过量 O₂/CO₂系数
• 5.2.1 流场分布
• 5.2.2 温度场分布
• 5.2.3 壁面热负荷分布
• 5.2.4 炉膛总吸热量的分布
• 5.3 改变一次风率
• 5.3.1 流场分布
• 5.3.2 温度场分布
• 5.3.3 壁面热负荷
• 5.3.4 炉膛总吸热量
• 第六章 炉膛结构改造的数值模拟研究
• 6.1 炉膛改造方案
• 6.1.1 两种改造方案的介绍
• 6.1.2 改造前后的锅炉结构参数对比
• 6.2 改造前后数值模拟结果对比分析
• 6.2.1 流场的分布
• 6.2.2 温度场分布
• 6.2.3 壁面热负荷和总吸热量的分布
• 6.2.4 总吸热量
• 第七章 结论与展望
• 7.1 本文的主要研究成果
• 7.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况