本文關(guān)鍵詞：燃煤電站鍋爐燃燒特性與NO_x排放的數(shù)值模擬研究

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【摘要】：作為煤炭生產(chǎn)大國,火力發(fā)電目前和未來短時間內(nèi)仍在我國電力行業(yè)有舉足輕重的地位,隨著經(jīng)濟發(fā)展,人口不斷增加,人均用電量的上升,電廠裝機容量隨之上升,火電廠污染物排放量也將增大,其中燃煤鍋爐氮氧化物的排放對環(huán)境影響巨大,如何有效提高鍋爐效率同時降低氮氧化物的排放是火電企業(yè)面臨的嚴峻問題。本文以某電廠660MW燃煤鍋爐為研究對象,用GAMBIT建立了該鍋爐爐膛的網(wǎng)格模型,采用FLUENT對該鍋爐進行了燃燒數(shù)值模擬,選用模型如下:氣相湍流模型選用k-e雙方程模型,輻射模型選用P1模型,燃燒選用非預(yù)混燃燒模型,顆粒相追蹤選用隨機軌道模型,焦炭燃燒選用動力/擴散限制反應(yīng)模型,利用這些模型進行了設(shè)計工況的數(shù)值模擬,圍繞高效率低排放展開研究,預(yù)測了爐內(nèi)溫度場、各氣體組分物質(zhì)及NO_X的生成量及濃度分布,在此基礎(chǔ)上,確定了較優(yōu)的燃燒方案,并與電廠實際運行相對比,驗證了模擬的合理性。本文依據(jù)NO_X控制理論,在如下影響因素下對鍋爐燃燒進行了數(shù)值模擬:1)在各層風(fēng)率一定的前提下,對爐內(nèi)過量空氣系數(shù)為1.10、1.15、1.20、1.25四種情況作了模擬對比,得出了爐內(nèi)過量空氣系數(shù)較優(yōu)的燃燒方案;2)在過量空氣系數(shù)一定的前提下,對爐內(nèi)燃盡風(fēng)配風(fēng)量分別為10%、20%、30%三種情況做了模擬對比。模擬結(jié)果表明,最優(yōu)過量空氣系數(shù)為1.15,當過量空氣系數(shù)增大,爐膛出口CO含量降低,但NO_X濃度上升時,主燃燒區(qū)溫度也因為冷風(fēng)稀釋,溫度降低,過量空氣系數(shù)減少,爐膛出口CO上升,且由于主燃燒區(qū)氧氣過少,導(dǎo)致燃燒緩慢,主燃燒區(qū)溫度偏低。燃盡風(fēng)率的模擬結(jié)果表明,當燃盡風(fēng)率為20%時,NO_X排放控制在298.82mg/m3,爐膛出口煙溫較低,鍋爐效率較高,出口的CO水平也比較理想,當燃盡風(fēng)率減少到10%,NO_X排放量增加,當燃盡風(fēng)率增加到30%時,爐膛出口平均溫度略高。通過對結(jié)果的分析比較,得出了較優(yōu)的燃燒方案,可以對該鍋爐的運行起到指導(dǎo)參考作用。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 燃盡風(fēng)率 過量空氣系數(shù) 燃燒特性 低NO_X排放
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM621.2;X773
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 研究背景8-10
• 1.2 NO_X的危害10
• 1.3 NO_X的生成機理10-13
• 1.4 低NO_X控制技術(shù)13-17
• 1.5 本文研究內(nèi)容17
• 1.6 本章小結(jié)17-19
• 第2章 數(shù)值模擬的模型選擇19-33
• 2.1 軟件介紹19
• 2.2 模型及選擇19-21
• 2.2.1 煤燃燒過程19-20
• 2.2.2 基本方程20-21
• 2.3 氣相湍流模型21-23
• 2.4 輻射換熱模型23-25
• 2.4.1 模型選擇23
• 2.4.2 P-1 模型計算23-25
• 2.5 煤粉燃燒及其模型選擇25-29
• 2.5.1 氣固兩相流模型25
• 2.5.2 揮發(fā)分析出模型25-27
• 2.5.3 氣相湍流燃燒27-28
• 2.5.4 焦炭模型28-29
• 2.6 NO_X模型29-33
• 2.6.1 熱力型NO_X生成預(yù)測29-30
• 2.6.2 燃料型NO_X生成預(yù)測30-32
• 2.6.3 快速型NO_X生成預(yù)測32-33
• 第3章 鍋爐33-40
• 3.1 鍋爐設(shè)備簡介33-35
• 3.2 燃燒器及布置35-36
• 3.3 煤及選擇36-37
• 3.4 模型的建立與網(wǎng)格的劃分37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 風(fēng)量配比對鍋爐燃燒特性及NO_X生成影響的數(shù)值模擬40-54
• 4.1 本章所用煤種及分析40
• 4.2 邊界條件說明40-42
• 4.3 本章模擬選用的模型42
• 4.4 模擬結(jié)果及分析42-53
• 4.4.1 溫度分布42-46
• 4.4.2 爐膛O_2、CO、CO_2濃度分布46-51
• 4.4.3 NO_X濃度分布51-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 過量空氣系數(shù)對鍋爐燃燒特性及NO_X生成的影響的數(shù)值模擬54-60
• 5.1 本章所用煤種及分析54-55
• 5.2 邊界條件說明55
• 5.3 本章模擬選用的模型55-56
• 5.4 模擬結(jié)果及分析56-59
• 5.5 本章小結(jié)59-60
• 第6章 總結(jié)與展望60-62
• 6.1 總結(jié)60-61
• 6.2 展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-67
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果67

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