论文题目: 410T/h高长宽比、六角切圆水煤浆、重油两用电站锅炉动力、燃烧特性的数值模拟和试验研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 工程热物理
作者: 丁宁
导师: 曹欣玉,周俊虎,岑可法
关键词: 锅炉,燃烧器,水煤浆,六角,燃烧,冷模试验,数值模拟
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 国家经贸委在节约和替代燃料油“十五”规划中指出:“到2005年全国节约和替代燃料油1600万吨,其中替代燃料油1262万吨,占78.9%”。在煤代油这一精神的指导下,茂名热电厂决定将410T/h燃油电站锅炉改烧水煤浆,该项目得到了国家经贸委、省经委、奥电公司充分重视,并于2001年11月被列为第二批国家重点技术改造“双高一优”项目。 当前,我国电站燃油锅炉改烧水煤浆改造项目已投入运行的锅炉最大容量仅为230T/h,国外也未见同类容量燃油设计锅炉改烧水煤浆的报导,缺乏改造的经验,同时,受结构上的限制,改造后炉膛长宽比高达1.5∶1,并采用国内外少见的六角切圆燃烧布置方式,改造难度大,需要系统地进行研究。本文以茂名热电厂410T/h电站锅炉燃油改烧水煤浆工程为依据,详细进行了在高长宽比、六角切向布置情况下大型水煤浆、重油两用电站锅炉的动力和燃烧特性的数值模拟和试验研究,研究结果为高长宽比六角切向布置电站锅炉、水煤浆代替油燃烧技术等方面提供了丰富的理论和实践依据。 首先,针对改造后高长宽比、六角切向布置电站锅炉结构,本文对该结构炉内空气动力特性进行了1∶10的冷态模化试验、现场冷模试验与数值模拟研究,对炉内主旋转气流、角部二次旋涡、贴壁风速和前屏前气流速度偏差进行了详细的研究,深入分析了燃尽风正反切布置对炉内流场的影响。 根据高长宽比、六角切向布置锅炉各角射流在位置结构上不对称的特点,进行了不同缺角运行工况下的冷模试验和数值模拟,研究了各角射流对炉内流场影响的规律,同时,对六角切向布置锅炉降负荷运行进行了探讨,找到了现场降负荷运行时的最佳缺角方式。 其次,燃烧器是实现水煤浆和重油燃烧的关键设备,需要有合理的空气动力场和有很好的调节作用,本文通过冷模试验与数值模拟等方法,开发出了一种水煤浆、重油两用燃烧器,找到了燃用水煤浆时的最佳配风方式,并深入研究了水煤浆雾矩对流场的影响,对该结构形式燃烧器的调节性能进行了探讨。 现场燃烧试验表明:改造后的锅炉全烧重油和水煤浆时都能达到100%额定出力和预定的设计参数,锅炉热效率分别比设计效率提高了0.93%、1.45%,锅炉燃烧状况良好,飞灰和炉渣可燃物含量低,达到了长期连续运行的要求;与燃烧重油相比,燃用水煤浆时SO2排放减少一半,NOx排放略有增高,增幅不大,燃油锅炉改烧水煤浆具有非常显著地经济效益和环保效益。 最后,在燃烧试验的基础上进行了水煤浆燃烧的数值模拟,对六角切向布置水煤浆燃烧锅炉热态空气动力场和温度场进行了研究,分析了水煤浆电站锅炉炉内水煤浆颗粒燃烧的特点,并对炉内H2O、O2、CO2与NOx等物质的分布规律
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
§1．1 引言
§1．2 论文研究的背景
§1．2．1 世界能源状况
§1．2．2 中国能源状况
§1．2．3 水煤浆应用的必要性
§1．3 论文研究的现状
§1．3．1 关于水煤浆技术的研究
§1．3．2 关于燃烧器的研究
§1．3．3 关于电站锅炉的研究
§1．3．4 关于数值模拟的研究
§1．4 本文研究目标与主要内容
§1．5 本章小结
第二章 水煤浆电站锅炉研究综述
§2．1 引言
§2．2 关于水煤浆技术的研究
§2．2．1 国外水煤浆技术的发展现状
§2．2．2 中国水煤浆技术的发展现状
§2．2．3 水煤浆作为燃料的特点
§2．2．4 水煤浆代油技术的优越性和局限性
§2．2．5 本文要解决的问题
§2．3 关于燃烧器的研究
§2．3．1 水煤浆燃烧器的特点
§2．3．2 旋流燃烧器的特点
§2．3．3 直流燃烧器的特点
§2．3．4 共轴环形混合射流的研究
§2．3．5 平行混合射流的研究
§2．3．6 本文要解决的问题
§2．4 关于电站锅炉的研究
§2．4．1 新型锅炉燃烧方式的研究
§2．4．2 切向燃烧方式锅炉的研究
§2．4．3四角切向燃烧锅炉的特点
§2．4．4 六角切圆燃烧锅炉的研究
§2．4．5 本文要解决的问题
§2．5 关于数值模拟的研究
§2．5．1 燃烧器的数值模拟研究
§2．5．2 锅炉动力特性的数值模拟研究
§2．5．3 锅炉燃烧特性的数值模拟研究
§2．5．4 水煤浆燃烧的数值模拟研究
§2．5．5 本文要解决的问题
§2．6 本章小结
第三章 高长宽比六角切圆炉内空气动力特性研究
§3．1 引言
§3．2 高长宽比六角切圆炉内空气动力特性研究概况
§3．2．1 410T／h高长宽比六角切圆电站锅炉简介
§3．2．2 炉内冷态模化原理
§3．2．3 冷态模化试验台设计
§3．2．4 炉内冷态空气动力场数值模拟
§3．2．5 现场冷炉试验时的近似热态模化法
§3．3 炉内冷态模化试验与数值模拟
§3．3．1 炉内冷态模化试验与数值模拟概况
§3．3．2 高长宽比六角切圆炉内流场分析
§3．3．3 燃尽风正反切对炉内流场影响的研究
§3．3．4 高长宽比六角切圆炉内贴壁速度分析
§3．3．5 燃尽风正反切对前屏前速度偏差的影响
§3．4 现场冷炉空气动力特性试验
§3．4．1 现场冷炉空气动力特性试验概况
§3．4．2 高长宽比六角切圆水煤浆锅炉炉内流场分析
§3．4．3 高长宽比六角切圆水煤浆锅炉炉内贴壁速度分析
§3．4．4 炉膛出口速度偏差的分析
§3．5 高长宽比六角切圆炉内二次旋涡的研究
§3．5．1 二次旋涡的特点
§3．5．2 二次旋涡形成的原因
§3．5．3 二次旋涡对炉内流场的影响
§3．5．4 二次旋涡的防治
§3．6 本章小结
第四章 高长宽比六角切圆炉内各角射流规律的研究
§4．1 引言
§4．2 炉内冷态模化试验与数值模拟概况
§4．2．1 冷态模化试验台简介
§4．2．2 数值计算湍流模型简介
§4．2．3 本文采用的数值计算模型
§4．2．4 数值模拟对象
§4．2．5 冷模试验和数值模拟工况
§4．3 结果分析
§4．3．1 六角切向布置炉内流场分析
§4．3．2 单角射流对炉内流场影响的分析
§4．3．3 对角射流对炉内流场影响的分析
§4．3．4 三角射流对炉内流场影响的分析
§4．3．5 六角切圆锅炉降负荷运行方式的讨论
§4．4 本章小结
第五章 六角布置微旋直流水煤浆、重油两用燃烧器的研究
§5．1 引言
§5．2 燃烧器冷态模化试验概况
§5．2．1 重油、水煤浆两用燃烧器设计
§5．2．2 燃烧器冷态模化原理
§5．2．3 燃烧器冷态模化试验台设计
§5．2．4 试验工况和试验方法
§5．3 燃烧器出口流场数值模拟概况
§5．3．1 数值计算多相流模型简介
§5．3．2 本文采用的数值计算模型
§5．3．3 数值模拟对象
§5．3．4 数值模拟工况
§5．4 结果分析
§5．4．1 冷模试验与数值模拟比较分析
§5．4．2 一次风与中心风喷口对着火影响的研究
§5．4．3 二次风喷口对燃烧影响的研究
§5．4．4 燃用水煤浆时燃烧器出口流场分析
§5．4．5 水煤浆雾矩对燃烧器出口流场影响的研究
§5．4．6 水煤浆、重油两用燃烧器调节性能分析
§5．5 本章小结
第六章 410T／h水煤浆、重油两用电站锅炉燃烧试验研究
§6．1 引言
§6．2 410T／h燃油改烧水煤浆电站锅炉简介
§6．2．1 原燃油电站锅炉简介
§6．2．2 锅炉改造的设计要求和技术难点
§6．2．3 改造技术方案论证
§6．2．4 改造后水煤浆、重油两用锅炉简介
§6．2．5 燃烧器六角切向布置方式
§6．2．6 水煤浆、重油两用燃烧器的设计
§6．3 410T／h电站锅炉燃烧重油热态试验
§6．3．1 锅炉燃烧重油热态试验概况
§6．3．2 不同负荷下锅炉燃烧重油时性能分析
§6．3．3 高加投运方式对锅炉燃油性能的影响
§6．4 410T／h电站锅炉燃烧水煤浆热态试验
§6．4．1 锅炉燃烧水煤浆热态试验概况
§6．4．2 不同负荷下锅炉燃烧设计水煤浆时性能分析
§6．4．3 浆枪与高加投运方式对燃烧水煤浆性能的影响
§6．4．4 燃烧氧量对锅炉燃烧水煤浆性能的影响
§6．4．5 不同煤种时锅炉燃烧水煤浆性能分析
§6．4．6 燃尽风反切布置对水煤浆燃烧的影响
§6．5 重油与水煤浆燃烧比较分析
§6．5．1 燃烧重油与水煤浆锅炉热效率比较
§6．5．2 燃烧重油与水煤浆污染物排放分析
§6．5．3 燃油锅炉改烧水煤浆经济性能分析
§6．6 本章小结
第七章 410T／h电站锅炉水煤浆燃烧数值模拟研究
§7．1 引言
§7．2 燃烧数值计算基本模型
§7．2．1 热辐射模型简介
§7．2．2 挥发份析出模型简介
§7．2．3 焦炭燃烧模型简介
§7．2．4 湍流燃烧模型简介
§7．2．5 NO_x生成模型简介
§7．3 410T／h电站锅炉水煤浆燃烧数值模拟概况
§7．3．1 本文采用的数值计算模型
§7．3．2 水煤浆雾化效果的模拟
§7．3．3 水煤浆水分蒸发的处理
§7．3．4 数值模拟对象
§7．4 结果分析
§7．4．1 六角切向水煤浆燃烧锅炉炉内流场分析
§7．4．2 水煤浆电站锅炉炉内温度场分析
§7．4．3 410T／h电站锅炉水煤浆燃烧分析
§7．4．4 水煤浆电站锅炉炉内组分场分析
§7．5 本章小节
第八章 全文总结与进一步工作展望
§8．1 全文总结
§8．2 本文主要创新点
§8．3 进一步工作展望
参考文献
附录
附录1 作者在攻读博士学位期间发表的主要论文
附录2 作者在攻读博士学位期间参加的主要项目
附录3 作者在攻读博士学位期间获得的证书和荣誉
致谢
发布时间: 2005-10-08
参考文献
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- [2].水煤浆代油清洁燃烧的研究及工业应用[D]. 翁卫国.浙江大学2006
- [3].大型电站锅炉水煤浆再燃降低NOx排放的试验研究及数值模拟[D]. 孟德润.浙江大学2007
- [4].黑液水煤浆催化气化机理以及气流床气化数值模拟研究[D]. 匡建平.浙江大学2007
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