【摘要】：隨著工業(yè)的不斷發(fā)展,能源危機和環(huán)境問題逐漸加劇,尋找高效節(jié)能清潔的燃燒方式和能源成為解決當前難題的重中之重。我國的能源儲量決定了煤炭是我國的基礎(chǔ)能源,是我國能源安全基石,將在很長一段時間是我國的主要能源供給。水煤漿技術(shù)是一種新型清潔的煤炭利用技術(shù)。相比重油、原煤等燃料,水煤漿具有較好的經(jīng)濟、節(jié)能和環(huán)保特性,易于運輸,低氮氧化物排放。MILD(ModerateIntensive Low Oxygen Dilution)燃燒是一種新型燃燒技術(shù),具有低污染、高效能、溫度分布均勻、低噪音等一系列優(yōu)點。將MILD燃燒技術(shù)和水煤漿技術(shù)相結(jié)合,可望解決目前水煤漿燃燒應(yīng)用中的問題,拓展MILD燃燒的應(yīng)用領(lǐng)域,具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。首先,本文以IFRF(International Flame Research Foundation)試驗爐為研究對象,采用CFD數(shù)值模擬的方法研究了不同濃度的水煤漿在O_2/N_2氣氛下常規(guī)旋流燃燒和MILD燃燒特性以及污染物排放的區(qū)別;隨后研究了在低溫預(yù)熱非預(yù)混燃燒條件下入射流對于水煤漿擴散MILD燃燒的影響,具體針對一次風(fēng)速度大小、入射流間距以及一次風(fēng)角度進行了研究,比較了上述因素對流場、燃燒特性以及污染物排放等的影響;最后針對低溫預(yù)熱條件下水煤漿富氧MILD燃燒,研究了CO_2、H_2O以及壓力對于水煤漿富氧MILD燃燒的影響,為水煤漿MILD燃燒技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用提供借鑒和指導(dǎo)。研究結(jié)果表明,在低溫預(yù)熱條件下,水煤漿MILD燃燒相對于常規(guī)旋流燃燒,流場內(nèi)煙氣循環(huán)更強,溫度更低分布更均勻,尾部煙氣中NO_x大幅減少;在非預(yù)混燃燒形式下,一次風(fēng)噴嘴布置會影響爐膛內(nèi)部的流場以及燃料和氧化劑之間的混合,從而影響爐膛內(nèi)部的流場和燃燒強度,進而影響爐膛內(nèi)的溫度、焦炭燃盡時間以及污染物的形成等;相比于O_2/N_2氣氛,在O_2/CO_2氣氛下水煤漿MILD燃燒爐膛溫度更低,NO_x大幅降低,焦炭燃盡時間更短,增加CO_2濃度更有利于水煤漿形成MILD燃燒,降低NO_x生成;氧氣濃度一定時,改變H_2O濃度對于爐膛內(nèi)部溫度和NO_x生成影響較小,但可以擴大高溫區(qū)域面積以及改善焦炭的著火;增大爐膛整體壓力可以有效提升爐膛溫度,加速揮發(fā)分析出,增強氣體擴散,加強爐膛內(nèi)燃燒強度以及促進焦炭氣化反應(yīng)進行,降低焦炭著火時間,促進NO_x的還原,降低尾氣中NO_x的排放。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK16
【圖文】：

中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文人[8]還通過 CH4的 MILD 燃燒實驗，得到了爐膛內(nèi)煙氣如圖 1-1 所示。在 CH4的 MILD 燃燒區(qū)域中 Kv 大于 2.5研究 MILD 燃燒都會考察其內(nèi)部煙氣卷吸率，作為衡量 Mgiolo 等人[20]針對不同種類的燃料進行了 MILD 燃燒的研燒需要 Kv 大于 4 且爐膛溫度大于 1073 K~1123 K，而采于 3.5，爐溫高于 873 K~923 K 即可。

2.1 模擬對象與水煤漿 MILD 燃燒模擬方法2.1.1 幾何模型與網(wǎng)格本文以 Weber 等人[20]設(shè)計的 IFRF 實驗爐為研究對象，其幾何結(jié)構(gòu)和尺寸如圖 2-1所示。爐體長度為 6.25 m，橫截面為 2 m×2 m。一次風(fēng)噴口和二次風(fēng)噴口內(nèi)徑分別為0.125 m 和 0.0273 m。CWS（Coal Water Slurry）通過位于中心兩側(cè)的一次風(fēng)噴口進入爐膛，二次風(fēng)通過中心處的二次風(fēng)噴口進入爐膛內(nèi)。實驗數(shù)據(jù)的測點分布在如圖 2-1中的 7 個不同位置的截面。水煤漿進行旋流燃燒采用的爐體以 Weber 設(shè)計的旋流穩(wěn)定燃燒爐為研究對象[48]，其幾何結(jié)構(gòu)和尺寸與直流爐相同，僅在燃燒器和尾部出口部分有變化。如圖 2-2 所示，燃燒器包括中心處的兩個導(dǎo)管，分別通入水煤漿燃料流以及旋流氧化劑流。

圖 2-2 旋流燃燒實驗爐示意圖（單位：mm）爐膛結(jié)構(gòu)的對稱性，僅對 1/4 實驗爐進行網(wǎng)格建模和模擬，MILD約為 520000，旋流燃燒模型網(wǎng)格數(shù)約為 570000，對靠近燃燒器和行加密，網(wǎng)格分別如圖 2-3、2-4 所示。為便于對比驗證，實驗所用uasare 煤[14]，元素分析與工業(yè)分析如表 2-1 所示，導(dǎo)入網(wǎng)格后采用 進行模擬計算。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 段清兵;;中國水煤漿技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2015年01期

2 唐雄;李世祥;何通通;;我國工業(yè)化中的能源問題解決措施研究[J];理論月刊;2013年01期

3 李鵬飛;米建春;DALLY B B;王飛飛;王林;柳朝暉;陳勝;鄭楚光;;MILD燃燒的最新進展和發(fā)展趨勢[J];中國科學(xué):技術(shù)科學(xué);2011年02期

4 李毅;楊公訓(xùn);高松;;水煤漿鍋爐的發(fā)展及現(xiàn)狀[J];熱能動力工程;2007年06期

5 陳力;趙翔;孟德潤;楊曉剛;;水煤漿燃燒過程的數(shù)值模擬[J];熱力發(fā)電;2006年10期

6 丁寧;張傳名;曹欣玉;楊玉林;周俊虎;劉建忠;岑可法;;410t／h六角切圓鍋爐水煤漿燃燒試驗與數(shù)值模擬[J];中國電機工程學(xué)報;2006年11期

7 于海龍,趙翔,周志軍,周俊虎,劉建忠,岑可法;煤漿濃度對水煤漿氣化影響的數(shù)值模擬[J];動力工程;2005年02期

8 青渝;煤炭資源的新型利用方法——水煤漿技術(shù)[J];中學(xué)地理教學(xué)參考;1997年10期

9 陸燕蓀;;中國煤炭燃燒現(xiàn)狀及其改善之對策[J];煤炭轉(zhuǎn)化;1992年01期

10 岑可法;曹欣玉;謝名湖;呂德壽;龔伯勛;黃鎮(zhèn)宇;;提高水煤漿燃燒效率和燃燒強度的途徑[J];煤炭加工與綜合利用;1985年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 杜聰;水煤漿噴嘴的實驗與數(shù)值模擬研究[D];浙江大學(xué);2011年

2 孟德潤;大型電站鍋爐水煤漿再燃降低NOx排放的試驗研究及數(shù)值模擬[D];浙江大學(xué);2007年

3 趙凱;大型電站鍋爐水煤漿燃燒器流場和火焰黑度的實驗研究及數(shù)值模擬[D];浙江大學(xué);2004年

4 牛志剛;煤、水煤漿燃料氮析出特性和燃料型NOx生成特性研究[D];浙江大學(xué);2004年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 陳力;新建670t/h超高壓水煤漿鍋爐爐內(nèi)冷態(tài)空氣動力場數(shù)值模擬和傳熱、結(jié)渣及污染物排放特性的試驗研究[D];浙江大學(xué);2006年

2 楊曉鋼;新建670t/h超高壓水煤漿鍋爐的燃燒試驗研究[D];浙江大學(xué);2006年

本文編號：2771136