【摘要】：堿回收鍋爐是應用于制漿企業(yè)的一種特殊設備,其燃料為制漿產生的黑液,通過燃燒能夠在利用黑液中能源的同時還回收其中所含的堿鹽。堿回收鍋爐的設計和運行與傳統(tǒng)的燃煤鍋爐存在很大的差別,在當前精細化設計的要求下,傳統(tǒng)的設計方法已經難以滿足要求。國外應用數值模擬技術對堿回收鍋爐進行模擬,可預知一定條件下鍋爐燃燒狀況,為優(yōu)化設計和改善操作條件起到了很大的作用,而國內目前針對堿回收鍋爐爐內燃燒數值模擬技術的研究很少。黑液的燃燒特性與煤存在很大的差別,Fluent中針對煤燃燒而提出的模型在應用于黑液燃燒模擬時會出現較大的誤差,所以有必要給出針對于黑液顆粒燃燒的數學模型。本文提出了用于估算黑液顆粒內部具體成分的成分估算模型。根據黑液的燃燒過程不同階段的特性,將黑液燃燒過程分成了干燥、熱解、表面反應等階段,通過檢測顆粒內組分的含量來判斷顆粒所處燃燒階段,給出了針對黑液的顆粒燃燒模型�？紤]到部分黑液顆粒粒徑較大,且在爐膛氣相空間中停留時間較短,還未來得及燃盡就落到了爐膛底部,提出了用于考慮顆粒落到爐膛底部繼續(xù)燃燒的焦床模型。在確定顆粒燃燒過程計算流程的基礎上,以流體動力學計算軟件Fluent為平臺,將黑液顆粒燃燒模型和焦床模型以UDF的形式嵌入了Fluent。之后在一個簡單的二維網格中對該UDF程序的可用性與正確性進行檢驗,結果表明程序能夠按要求運行且能夠定性地模擬黑液顆粒的燃燒過程。針對一臺處理量300tds/d的堿回收鍋爐,在對鍋爐爐內燃燒特征進行分析的前提下,提出了幾何處理方案。根據一、二、三次風的布置以及鍋爐的燃燒特性,提出了網格劃分方案。利用自編的黑液燃燒UDF程序對該鍋爐的燃燒情況進行了模擬,得到了爐內速度、溫度、組分濃度的分布以及不同初始粒徑的顆粒在氣相空間中的運動軌跡,對鍋爐內的燃燒、機械攜帶以及可能出現的腐蝕、結渣情況做出了定性的預測。
[Abstract]:Alkali recovery boiler is a kind of special equipment used in pulping enterprise. Its fuel is black liquor produced by pulping. By combustion, it can recover the alkali salt while utilizing the energy in black liquor at the same time. The design and operation of alkali recovery boiler is very different from that of traditional coal-fired boiler. Under the requirement of fine design, the traditional design method is difficult to meet the requirement. The application of numerical simulation technology to the simulation of alkali recovery boiler abroad can predict the combustion condition of the boiler under certain conditions, which plays a great role in optimizing design and improving the operating conditions. At present, there are few researches on the numerical simulation of combustion in alkali recovery boiler. There is a great difference between the combustion characteristics of black liquor and that of coal. The model proposed in fluent for coal combustion will have great errors when it is applied to the simulation of black liquor combustion, so it is necessary to give a mathematical model for black liquor particle combustion. In this paper, a component estimation model for estimating the specific components of black liquor particles is proposed. According to the characteristics of different stages of black liquor combustion, the combustion process of black liquor is divided into drying, pyrolysis, surface reaction and so on. A particle combustion model for black liquor is presented. Considering that the particle size of some black liquor is large and the residence time is short in the gas space of the furnace, it falls to the bottom of the furnace before burning out. A coke bed model is proposed to consider the continuous combustion of particles falling on the bottom of the furnace. On the basis of determining the calculation flow of particle combustion process, the black liquor particle combustion model and the coke bed model were embedded in the form of UDF on the platform of fluent. The usability and correctness of the UDF program are verified in a simple two-dimensional grid. The results show that the UDF program can run as required and can simulate the combustion process of black liquor particles qualitatively. Based on the analysis of combustion characteristics of a alkali recovery boiler with 300tds/d, a geometric treatment scheme is proposed. According to the layout of the first, second and third air and the combustion characteristics of the boiler, the scheme of grid division is put forward. The combustion of the boiler was simulated by using the UDF program of black liquor combustion, and the velocity, temperature, distribution of component concentration and the movement track of particles with different initial diameter in the gas phase space were obtained, and the combustion of the boiler was also obtained. Mechanical carrying and possible corrosion and slagging are predicted qualitatively.
【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】：TK229

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