开缝钝体燃烧器的稳燃性能数值模拟研究

论文摘要

我国的能源需求量随着我国的经济建设的快速发展而不断提高。在十一五期间,我国的一次能源资源及能源利用技术面临着巨大的挑战,与此同时低挥发分煤炭资源的利用前景和燃烧技术得到前所未有的重视,低挥发分煤在发电、冶金、供热等行业的所占份额也在逐年提高。本文分析了气体燃料的燃烧特性,介绍了煤气、低热值煤气的稳燃原则与稳燃措施,讨论了高炉煤气与煤粉混烧的技术难点与对策。本文的侧重点是燃烧器的稳燃机理,以及影响其稳燃性能的各个因素。开缝钝体燃烧器是一种新型的稳定燃烧器,在低负荷和燃用劣质煤的情况下,依然能够保证相对较强的稳定燃烧的能力,并且有利于抑制结焦或者结渣情况的产生。开缝钝体燃烧技术在我国很多大型发电厂中得到了广泛的应用,并且取得了不错的经济效益。本论文重点从边界条件和内部结构两方面对开缝钝体燃烧器的稳燃机制做了详细的研究,分析了影响开缝钝体燃烧器燃烧稳定性的相关方面,对一次风煤粉的非预混燃烧进行了全面的数值模拟。对非稳态下的回流区域温度随时间变化率,燃烧器回流区域净热流量随一次风温的变化,以及在模拟条件下最佳点火温度和极限点火一次风煤粉浓度的做了客观的研究。关于开缝钝体燃烧器的内部结构对其稳定燃烧性能的影响,本文主要是通过数值模拟的方法,研究不同缝宽和钝体高度的情况下,对燃烧器温度场以及速度场的影响。本课题还将以前相关的开缝钝体燃烧实验结果和本论文中的数值模拟结果进行了对比,两者符合地很好,说明采用CFD方法进行煤粉燃烧器设计及分析是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 节能减排技术的重要性及紧迫性
• 1.2 我国的电站锅炉所存在的普遍问题及相关研究动态
• 1.3 国内外电站锅炉燃烧器的研究和发展现状
• 1.4 课题研究内容
• 2 开缝钝体燃烧器稳燃机理的研究
• 2.1 开缝钝体燃烧器的稳燃机制
• 2.2 开缝钝体燃烧器的主要优势和特点
• 2.3 开缝钝体燃烧器的燃烧性能对比试验
• 2.4 开缝钝体燃烧器稳定燃烧条件的分析
• 3 开缝钝体燃烧器燃烧过程的数值模拟研究
• 3.1 气固两相流研究的拉格朗日法和欧拉法
• 3.2 气态相的湍流流动模型
• 3.3 多相流的数值模拟模型
• 3.4 辐射换热的数值模拟模型
• 3.5 计算流体力学（CFD）的燃烧数值模拟模型
• 3.6 开缝钝体燃烧器的网格划分及边界条件的设置
• 4 开缝钝体燃烧器稳燃性能的数值模拟研究
• 4.1 边界条件对开缝钝体稳燃性能的影响
• 4.2 开缝钝体结构尺寸其稳燃性能的影响
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献