【摘要】：在環(huán)境問題日益緊張的當(dāng)前時(shí)期,以CFB燃燒技術(shù)的為代表的新型潔凈煤燃燒技術(shù)也理所應(yīng)當(dāng)?shù)谋蝗藗冎匾暺饋�。大型化和超臨界化是未來CFB鍋爐不可避免的發(fā)展潮流,因此CFB鍋爐的發(fā)展對(duì)大型鍋爐爐膛內(nèi)煤燃燒研究的需求也愈加急迫。由于實(shí)驗(yàn)研究存在困難性的現(xiàn)實(shí),數(shù)值模擬的方法不失為一種可行的能夠?qū)FB爐膛內(nèi)部煤燃燒過程進(jìn)行研究的方法。流動(dòng)、燃燒和傳熱過程綜合構(gòu)成了CFB爐膛內(nèi)部煤燃燒過程,因此在進(jìn)行模擬計(jì)算研究時(shí)需要建立合理有效的數(shù)學(xué)模型才能對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的研究。本文首先介紹了歐拉兩相流模型框架下的控制方程和顆粒動(dòng)理論概念與相應(yīng)的模型公式,同時(shí)針對(duì)爐膛內(nèi)煤燃燒的主要化學(xué)反應(yīng)過程選取了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,對(duì)于爐膛內(nèi)換熱過程選用相應(yīng)的傳熱模型進(jìn)行表述,對(duì)于爐膛內(nèi)煤燃燒產(chǎn)生的NO和SO2等污染物也介紹了相應(yīng)的反應(yīng)方程式和速率公式,為下文CFB燃燒模擬研究做好了充足的準(zhǔn)備。然后,在理論準(zhǔn)備充分的基礎(chǔ)上對(duì)小型CFB提升管內(nèi)的煤燃燒過程進(jìn)行了計(jì)算研究。計(jì)算表明了在歐拉流動(dòng)模型的基礎(chǔ)上耦合化學(xué)反應(yīng)模型和傳熱模型用以模擬CFB爐膛內(nèi)煤燃燒過程的可行性。同時(shí)計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比顯示了選用模型的合理性與準(zhǔn)確性。從研究結(jié)果看出:煤顆粒熱解速率較大,這說明顆粒被送入給煤口進(jìn)入爐膛后會(huì)迅速受熱析出揮發(fā)分氣體,形成揮發(fā)分濃度較大的區(qū)域,隨著氣流邊向上運(yùn)動(dòng)邊反應(yīng)消耗后濃度逐漸降低。在爐膛內(nèi),氣相溫度隨高度整體表現(xiàn)為先增加后減小的趨勢(shì),在二次風(fēng)口附近氣相溫度達(dá)到最大值。NO在回料口開始產(chǎn)生,在給煤口達(dá)到最大,在稀相區(qū)濃度逐漸減小;SO2在密相區(qū)的濃度隨著高度增加而增加,到給煤口處濃度達(dá)到最大,在二次風(fēng)口以上的稀相區(qū)內(nèi)SO2濃度比較均勻,有微弱增加趨勢(shì)。最后,在得到了選取模型合理性結(jié)論后,將其應(yīng)用到模擬660MW超臨界CFB鍋爐爐膛內(nèi)煤的燃燒過程中,得到了爐膛內(nèi)顆粒的高度方向速度、氣體溫度,氣體組分和各化學(xué)反應(yīng)的分布,同時(shí)也得到了不同運(yùn)行參數(shù)對(duì)爐內(nèi)燃燒特性的影響,結(jié)果表明:固相顆粒在爐膛內(nèi)總體表現(xiàn)為符合CFB的內(nèi)循環(huán)流動(dòng)狀態(tài),其z速度大小恰好表現(xiàn)為“M”型分布。鍋爐整體溫度分布為,隨著高度增加,爐膛內(nèi)氣相溫度先是在密相區(qū)內(nèi)迅速增加,后在爐膛稀相區(qū)內(nèi)逐漸降低;揮發(fā)分氣體從給煤口處開始向上濃度逐漸減少;焦炭燃燒發(fā)生的區(qū)域很大,密相區(qū)焦炭反應(yīng)的速率比稀相區(qū)大,焦炭燃燒方式總體處于擴(kuò)散控制;在不同運(yùn)行參數(shù)條件下,一次風(fēng)和二次風(fēng)速的增加使得爐膛出口O2濃度增大,CO2濃度減小,而顆粒粒徑增大會(huì)使得出口O2濃度減少和CO2濃度均增大。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK221

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙永椿;馬斯鳴;楊建平;張軍營;鄭楚光;;燃煤電廠污染物超凈排放的發(fā)展及現(xiàn)狀[J];煤炭學(xué)報(bào);2015年11期

2 段倫博;姜中孝;潘玄;陳曉平;趙長(zhǎng)遂;;Oxy-CFB燃燒及污染物排放特性[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2013年08期

3 孔宇;文端;張小勇;;超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)特點(diǎn)與發(fā)展前景分析[J];上海電力學(xué)院學(xué)報(bào);2012年03期

4 段倫博;周騖;屈成銳;陳曉平;趙長(zhǎng)遂;;O_2/CO_2氣氛下循環(huán)流化床煤燃燒SO_2排放[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2012年01期

5 徐志;王勤輝;駱仲泱;倪明江;;大型循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)數(shù)學(xué)模擬[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2011年04期

6 張縵;別如山;王鳳君;姜孝國;;超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)特點(diǎn)比較[J];熱能動(dòng)力工程;2009年03期

7 程樂鳴;周星龍;鄭成航;王勤輝;方夢(mèng)祥;施正倫;駱仲泱;岑可法;;大型循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展[J];動(dòng)力工程;2008年06期

8 聶立;王鵬;彭雷;霍鎖善;姚本榮;;600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)[J];動(dòng)力工程;2008年05期

9 鐘文琪;章名耀;金保升;袁竹林;;Three-dimensional Simulation of Gas/Solid Flow in Spout-fluid Beds with Kinetic Theory of Granular Flow[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2006年05期

10 肖顯斌,楊海瑞,呂俊復(fù),岳光溪;循環(huán)流化床燃燒數(shù)學(xué)模型[J];煤炭轉(zhuǎn)化;2002年03期

本文編號(hào)：2763966