本文關(guān)鍵詞：風量配比對600MW超臨界W火焰鍋爐燃燒特性影響的研究

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【摘要】：近年來世界各國越來越重視無煙煤的利用,W火焰鍋爐在燃用無煙煤方面有著獨特的優(yōu)點,多次引射分級燃燒技術(shù)作為一種擁有國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)的W火焰鍋爐燃燒技術(shù),研究和應用潛力巨大。本文以采用該技術(shù)的國內(nèi)某電廠600MW超臨界W火焰鍋爐為研究對象,在拱上燃燒器采用集中布置的前提下,應用FLUENT14.5軟件數(shù)值模擬研究了不同風量配比和拱上燃燒器傾斜角度對爐內(nèi)燃燒和NOx排放特性的影響。首先,本文研究了內(nèi)外二次風風量配比分別為0:10、4:6、5:5、6:4和10:0時爐內(nèi)流動及NOx生成特性。當內(nèi)外二次風風量配比由0:10變化到10:0時,爐內(nèi)流場對稱性變化較大,拱上煤粉氣流的爐內(nèi)行程先縮短后逐漸變長;內(nèi)外二次風風量配比為4:6和10:0時,爐內(nèi)流場明顯偏斜,容易引發(fā)爐內(nèi)水冷壁偏燒的情況;隨著內(nèi)外二次風風量配比由0:10增大至10:0,爐膛出口排煙溫度逐漸下降,氧量濃度在逐漸增大,NOx濃度值變化較大。在冷灰斗處氧氣含量先升高后逐漸降低,內(nèi)外二次風風量配比為5:5時,冷灰斗中下部區(qū)域的氧氣含量最高。因此選取5:5為最佳內(nèi)外二次風風量配比。其次,本文研究了不同二、三次風配比下爐內(nèi)燃燒和NOx生成特性。假定二、三次風風率之和保持63.75%不變,將二次風風率分別改變?yōu)?9.16%、27.38%、33.64%、42.36%以及51.30%。當二次風風率為19.16%時,爐內(nèi)流場容易發(fā)生偏斜;隨著二次風風率從19.16%增大至51.30%,爐內(nèi)流場對稱性慢慢變好,拱上煤粉顆粒的下射行程逐漸變長,爐膛火焰中心向下偏移,鍋爐尾部排煙溫度下降,氧氣含量也在逐漸減小,NOx濃度從1290.4mg/m3逐漸減小至1040.6mg/m3(折合氧量為6%,下同)。但二次風風率過大為51.30%時,爐膛的火焰中心過低,容易造成冷灰斗燒損以及產(chǎn)生熱疲勞現(xiàn)象。綜上所述,選取42.36%為最佳二次風風率。然后,本文研究了拱上燃燒器傾角分別為0°、5°、10°、15°和20°下爐內(nèi)流動及燃燒特性。隨著拱上燃燒器傾角逐漸增大,爐內(nèi)流場對稱性良好,但溫度場對稱性會逐漸變差,一次風和二次風對前后墻的沖刷作用逐漸增強。拱上燃燒器傾角由0°增大至20°時,煤粉氣流的爐內(nèi)下沖深度明顯縮短,拱下氣流拐點距濃相噴口高度由17m減小至7.5m,這在一定程度上緩解了冷灰斗超溫問題,但同時火焰中心向上偏移致使爐膛出口煙氣溫度偏高。隨著拱上燃燒器角度逐漸增大,上爐膛氧氣濃度在逐漸減小,鍋爐出口處NOx濃度值從889.1mg/m3逐漸增大到1220.6mg/m3。綜合考慮,推薦拱上燃燒器傾角為5°,建議不要大于10°。最后,在上述確定的內(nèi)外二次風風量配比、二次風風率和拱上燃燒器傾角的優(yōu)化參數(shù)下,煤粉氣流可以下射到冷灰斗中上部區(qū)域,爐內(nèi)流場、溫度場以及組分濃度場對稱性良好。鍋爐的火焰中心位于下爐膛中下部以及冷灰斗中上部區(qū)域,前后墻處水冷壁附近溫度較低,同時這一位置處氧量濃度較高,能夠減弱該處水冷壁高溫腐蝕和結(jié)渣的隱患。優(yōu)化參數(shù)下爐膛出口排煙溫度為1615.1K,氧量濃度為1.41%,NOx排放值為918.4mg/m3。綜合考慮鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性,認為優(yōu)化參數(shù)下鍋爐流動、燃燒及NOx排放特性較為理想。
【關(guān)鍵詞】：W火焰鍋爐 數(shù)值模擬 流動及燃燒特性 風量配比 燃燒器角度
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM621.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 常用符號表10-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題背景11
• 1.2 W火焰鍋爐的燃燒技術(shù)特點及流派類別11-16
• 1.2.1 W火焰鍋爐燃燒技術(shù)特點12
• 1.2.2 W火焰鍋爐的燃燒技術(shù)流派類別及簡介12-16
• 1.2.3 W火焰鍋爐存在的問題16
• 1.3 W火焰鍋爐的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀17
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 多次引射分級燃燒技術(shù)簡介19-20
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容20-21
• 第2章 鍋爐原型及數(shù)值模擬方法簡介21-30
• 2.1 鍋爐原型21-23
• 2.2 數(shù)值模擬方法23-29
• 2.2.1 數(shù)值計算模型23-26
• 2.2.2 計算區(qū)域網(wǎng)格劃分及計算邊界條件設置26
• 2.2.3 網(wǎng)格無關(guān)性驗證26-27
• 2.2.4 數(shù)值計算模型驗證27-29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第3章 600MW超臨界W火焰鍋爐燃燒及NOx生成特性數(shù)值模擬研究30-61
• 3.1 內(nèi)外二次風風量配比對爐內(nèi)燃燒特性的影響30-40
• 3.1.1 數(shù)值計算工況安排30-31
• 3.1.2 內(nèi)外二次風風量配比對爐內(nèi)流場的影響31-32
• 3.1.3 內(nèi)外二次風風量配比對爐內(nèi)溫度場的影響32-34
• 3.1.4 內(nèi)外二次風配比對爐內(nèi)氧量濃度場的影響34-36
• 3.1.5 內(nèi)外二次風風量配比對爐內(nèi)CO濃度分布特性的影響36-37
• 3.1.6 內(nèi)外二次風風量配比對爐內(nèi)NOx排放特性的影響37-39
• 3.1.7 不同內(nèi)外二次風風量配比下爐膛出口參數(shù)值39-40
• 3.2 二三次風風率配比對爐內(nèi)燃燒特性的影響40-49
• 3.2.1 數(shù)值計算工況安排40-41
• 3.2.2 二三次風風率配比對爐內(nèi)流場的影響41-42
• 3.2.3 二三次風風率配比對爐內(nèi)溫度場的影響42-44
• 3.2.4 二三次風風率配比對爐內(nèi)氧量的影響44-46
• 3.2.5 二三次風風率配比對爐內(nèi)CO濃度的影響46-47
• 3.2.6 二三次風風率配比對爐內(nèi)NOx排放特性的影響47-48
• 3.2.7 不同二三次風風率配比下爐膛出口參數(shù)48-49
• 3.3 拱上燃燒器傾斜角度對爐內(nèi)燃燒特性的影響49-59
• 3.3.1 數(shù)值計算工況安排50
• 3.3.2 拱上燃燒器傾角對爐內(nèi)流動特性的影響50-51
• 3.3.3 拱上燃燒器傾角對爐內(nèi)溫度場的影響51-53
• 3.3.4 拱上燃燒器傾角對爐內(nèi)氧量濃度的影響53-55
• 3.3.5 拱上燃燒器傾角對爐內(nèi)CO濃度的影響55-56
• 3.3.6 拱上燃燒器傾角對爐內(nèi)NOx排放特性的影響56-58
• 3.3.7 不同拱上燃燒器傾角下爐膛出口參數(shù)58-59
• 3.4 本章小結(jié)59-61
• 第4章 優(yōu)化參數(shù)下爐內(nèi)燃燒和NOx排放特性61-68
• 4.1 優(yōu)化參數(shù)下爐內(nèi)燃燒和NOx排放特性61-66
• 4.1.1 優(yōu)化參數(shù)下爐內(nèi)流場特性61-62
• 4.1.2 優(yōu)化參數(shù)下爐內(nèi)溫度分布特性62-63
• 4.1.3 優(yōu)化參數(shù)下爐內(nèi)氧量濃度場63-64
• 4.1.4 優(yōu)化參數(shù)下爐內(nèi)NOx排放特性64-65
• 4.1.5 優(yōu)化參數(shù)下煤粉顆粒軌跡65-66
• 4.2 不同優(yōu)選工況和優(yōu)化參數(shù)下爐膛出口參數(shù)值對比66
• 4.3 本章小結(jié)66-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻70-75
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及其它成果75-77
• 致謝77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李文軍;黃偉;曾偉勝;劉贊衡;;EI-XCL雙調(diào)風旋流燃燒器在W型鍋爐上的試驗研究[J];華中電力;2006年02期

2 楊麗;;中國煤炭科技發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J];潔凈煤技術(shù);2012年03期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 任楓;FW型W火焰鍋爐高效低NO_x燃燒技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

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本文編號：913766