670t/h煤粉锅炉富氧燃烧特性研究

论文摘要

富氧燃烧技术作为一种行之有效的节能技术,渐渐成为世界各国的研究热点。与使用普通空气助燃相比,锅炉采用富氧空气助燃时,具有燃料着火温度降低、燃料燃烧速度加快、火焰温度提高、过量空气系数降低等特点。目前,膜科学技术的飞速发展,解决了制氧成本高的问题。制氧成本问题的解决,使得富氧燃烧技术在电站锅炉中拥有了实际应用价值。本文以某电厂670t/h双炉膛T型布置煤粉锅炉作为研究对象,对该锅炉在使用富氧空气助燃设备前后,分别进行正平衡发电、供电煤耗以及反平衡锅炉效率试验。利用FLUENT软件,对锅炉的燃烧过程进行建模与数值模拟。在210MW工况下,保证总含氧物质的量不变为前提,使得一次风含氧体积分数提高为27%、29%、31%、33%,通过数值模拟研究一次风风量、二次风风量改变时对炉内燃烧状况的影响。试验结果表明,使用富氧助燃系统后,飞灰、灰渣含碳量降低；供电、发电煤耗减少；锅炉热效率提高。当锅炉高负荷运行时,提高助燃空气含氧体积分数,煤粉燃烧加强较明显。数值模拟结果表明,改变一次风风量时,随一次风含氧体积分数的增加,全炉膛平均温度由1413.2K升高到1447.1K,火焰变长,火焰温度明显升高；改变二次风风量时,随一次风含氧体积分数的增加,上、下层火焰温度均明显升高,火焰变“瘦”、变短,全炉膛平均温度由1413.2K升高到1439K。改变一次风风量时,随一次风含氧体积分数的增加,炉膛出口NOx排放浓度先升高后降低,一次风含氧体积分数为29%时达到最高,是含氧体积分数为21%时的1.64倍；改变二次风风量时,随一次风含氧体积分数的增加,炉膛出口NOx排放浓度,呈现波动状态。一次风含氧体积分数为33%时达到最高,但升高幅度不大,仅是含氧体积分数为21%时排放浓度的1.11倍。对于变一次风风量富氧方式,最佳一次风含氧体积分数范围为27%～29%；对于变二次风风量富氧方式,建议一次风含氧体积分数不超过29%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 煤粉富氧燃烧技术研究动态
• 1.2.1 煤粉富氧燃烧化学反应机理
• 1.2.2 富氧空气燃烧技术
• 1.2.3 富氧烟气再循环燃烧技术
• 1.2.4 富氧气流投入方式
• 1.2.5 富氧燃烧的特点
• 1.2.6 富氧空气燃烧技术应用及研究现状
• 1.3 论文的主要内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 670t/h煤粉锅炉富氧燃烧的试验研究
• 2.1 670t/h煤粉锅炉概况
• 2.2 富氧空气燃烧系统
• 2.3 富氧空气燃烧对锅炉性能影响的试验研究
• 2.3.1 锅炉热平衡计算方法
• 2.3.2 富氧系统投运前后飞灰、灰渣含碳量比较
• 2.3.3 富氧系统投运前后供电、发电煤耗比较
• 2.3.4 各试验工况热效率及热损失比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 670t/h煤粉锅炉富氧燃烧过程的数值模拟
• 3.1 数学模型及计算方法
• 3.1.1 基本守恒方程
• 3.1.2 气相湍流模型
• 3.1.3 气固两相流模型
• 3.1.4 煤粉颗粒热解模型
• 3.1.5 湍流燃烧模型
• 3.1.6 焦炭燃烧模型
• 3.1.7 辐射换热模型
• x生成模型'>3.1.8 NO_x生成模型
• 3.1.9 控制方程的离散及求解
• 3.2 研究对象计算区域的选择
• 3.3 研究对象计算网格的划分
• 3.3.1 计算区域网格质量
• 3.3.2 求解区域网格划分
• 3.4 研究对象边界条件的确定
• 3.4.1 不同一次风量条件下入口边界条件的确定
• 3.4.2 不同二次风量条件下入口边界条件的确定
• 3.4.3 颗粒相边界条件的确定
• 3.5 本章小结
• 第四章 富氧条件下一次风量对锅炉燃烧过程的影响
• 4.1 炉内速度场的变化规律
• 4.2 炉内温度场的变化规律
• 2、CO、CO₂摩尔浓度的变化规律'>4.3 炉内O₂、CO、CO₂摩尔浓度的变化规律
• x生成规律的预测'>4.4 NO_x生成规律的预测
• 4.5 本章小结
• 第五章 富氧条件下二次风量对锅炉燃烧过程的影响
• 5.1 炉内速度场的变化规律
• 5.2 炉内温度场的变化规律
• 2、CO、CO₂摩尔浓度的变化规律'>5.3 炉内O₂、CO、CO₂摩尔浓度的变化规律
• x生成规律的预测'>5.4 NO_x生成规律的预测
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文