新型煤粉燃烧器的结构优化及数值模拟

论文摘要

煤粉燃烧器是将煤粉制备系统供来的煤粉空气混合物(一次风)和燃烧所需的二次风分别以一定的浓度和速度射入炉膛,在悬浮状态下实现稳定着火与燃烧的装置。煤粉燃烧器是煤粉炉燃烧设备的主要组成部分,具有燃烧充分,可改善工作条件,减轻劳动强度等优点。随着节能环保越来越受重视,对煤粉燃烧器在燃烧效率、污染物排放等方面的要求也越来越高。本文主要对燃烧器燃烧原理、内外系统的结构优化、燃烧工艺、燃烧数值模拟及燃烧实验等方面做基础性研究。采用数值计算方法,对新型煤粉燃烧器的流场特性进行较精确的分析和计算。本文基于两相流随机分离模型和流场组织原理,提出了一种新型的煤粉燃烧器结构和燃烧工艺。气相模型采用Eluerican方法、煤粒相模型采用Lagrangian方法,对新型燃烧器流场特性进行数值模拟,研究燃烧器结构、煤粉粒子粒径、配风比对燃烧器温度场、速度场、碳氧化物、燃烧效率的影响。结果表明,炉膛温度场随煤粉粒径的增大而升高,但过小的煤粉粒径也会使温度得到加强;二次风采用旋流喷入,强化了气相流的混合效果;同时三次直流风有效地防止炉壁的高温腐蚀和降低了壁面的结渣。对设计的新型煤粉燃烧器进行热态温度场实验,实验结果与仿真结果吻合性较好。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 2 新型煤粉燃烧器结构优化
• 2.1 燃烧基本原理
• 2.2 煤粉燃烧器技术研究
• 2.2.1 粉煤燃烧法
• 2.2.2 粉煤燃烧系统
• 2.2.3 粉煤燃烧器
• 2.2.4 粉煤燃烧器实验方法
• 2.3 煤粉燃烧器发展趋势
• 2.4 我国燃煤燃烧器存在的问题
• 2.5 新型煤粉燃烧器结构优化
• 2.6 新型煤粉燃烧器工艺研究
• 2.7 本章小结
• 3 新型煤粉燃烧器数值模拟
• 3.1 燃烧器数值模拟理论
• 3.1.1 气相的数值模拟
• 3.1.2 SIMPLE 算法
• 3.1.3 颗粒相的数值模拟
• 3.1.4 辐射传热
• 3.2 燃烧器模型建立
• 3.2.1 物理模型
• 3.2.2 网格划分
• 3.2.3 边界条件
• 3.2.4 数学模型
• 3.3 燃烧器数值计算
• 3.4 模拟结果分析
• 3.4.1 燃烧器速度场分布
• 3.4.2 燃烧器温度场分布
• 3.4.3 燃烧器氧化物浓度分布
• 3.4.4 燃烧器燃烧效率计算
• 3.5 本章小结
• 4 新型煤粉燃烧器燃烧效果实验分析
• 4.1 新型燃烧器燃烧实验
• 4.2 燃烧实验结果分析
• 4.3 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B 作者在攻读学位期间参加的科研项目