墙式切圆燃烧方式下SOFA不同布置方式时气流特性的研究

论文摘要

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。

论文目录

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