發(fā)布時間：2020-07-31 09:16

【摘要】：工業(yè)鍋爐在經(jīng)濟發(fā)展及國民生活中起著重要的作用。傳統(tǒng)的工業(yè)鍋爐因燃燒組織方式、鍋爐總體工藝水平等因素導致燃燒效率低、污染物排放量高。煤粉工業(yè)鍋爐具備高效節(jié)能、潔凈排放的特點,近年來在節(jié)能減排的大背景下迅速發(fā)展起來,煤粉工業(yè)鍋爐產(chǎn)業(yè)已基本形成。本文以哈爾濱工業(yè)大學研發(fā)的中心給粉旋流燃燒器為研究對象,研究燃燒器出口的單相流動特性,并將燃燒器應(yīng)用在29MW煤粉工業(yè)鍋爐上,通過數(shù)值模擬的方法研究燃燒器的燃燒特性以及NO_x生成特性,并對運行參數(shù)進行合理優(yōu)化。本文的研究能夠為工業(yè)煤粉鍋爐燃燒器的研發(fā)提供參考。首先以單只燃燒器為原型,根據(jù)冷態(tài)�；瘻蕜t搭建1:3的單相冷態(tài)試驗臺,通過熱線風速儀系統(tǒng)測量燃燒器出口區(qū)域的三維速度,研究外二次風和分離二次風率配比以及摻混的煙氣量配比對燃燒器出口區(qū)域單相流動特性的影響。不同風率配比結(jié)果表明:風率配比對回流區(qū)尺寸和最大軸向負速度影響較大,風率配比由1:3增加至3:1,回流區(qū)最大直徑從1.1d增加至1.4d,回流區(qū)面積增幅為34%,燃燒器中軸線上最大軸向負速度由3.6m/s增加至9.8m/s。不同煙氣量配比結(jié)果表明:不同煙氣量配比對回流區(qū)尺寸和最大軸向負速度影響較大,煙氣量配比由0:1增加至1:0,回流區(qū)最大直徑從1.2d增加至1.3d,回流區(qū)面積增幅為19%,燃燒器中軸線上最大軸向負速度由3.4m/s增加至7.0m/s。利用數(shù)值模擬研究外二次風和分離二次風風率配比以及摻混的煙氣量配比對爐內(nèi)燃燒特性以及NO_x生成特性的影響。通過對爐膛中心面的軸向速度分布、溫度分布、O_2濃度分布以及NO濃度分布進行分析,并結(jié)合爐膛出口的煙氣溫度和NO_x濃度,對外二次風和分離二次風率配比以及摻混的煙氣量配比進行優(yōu)化。不同風率配比的數(shù)值模擬結(jié)果表明:風率配比為1:3、3:5及9:11時,爐膛出口NO_x排放量在227 mg/m~3-238mg/m~3范圍內(nèi),風率配比大于9:11時,NO_x排放量在227 mg/m~3基礎(chǔ)上升高幅度為21%。本文推薦外二次風與分離二次風風率配比在1:3至9:11范圍內(nèi)較合適。不同煙氣量配比的數(shù)值結(jié)果表明:煙氣量配比為0:1至7:3時,爐膛出口NO_x排放量在220 mg/m~3-231 mg/m~3范圍內(nèi),煙氣量配比為1:0時,爐膛出口NO_x排放量為251 mg/m~3,在220 mg/m~3基礎(chǔ)上升高幅度為14%。本文推薦外二次風與分離二次風摻混的煙氣量配比在0:1至7:3范圍內(nèi)較合適。
【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】：2019
【分類號】：TK229.63;X701
【圖文】：

冷態(tài)�；囼炇窃谑覂�(nèi)進行的，故各股氣流溫度相等，風速公式可進。根據(jù)上文所述，冷態(tài)�；囼炁R界雷諾數(shù)取為 1×104，由此可得試驗 Q：3273(3600 ) Nm /h273i iiQ V St （式中 t 為試驗風溫，其中 i=1、2n、2w、3。3 試驗臺的搭建單只燃燒器冷態(tài)試驗系統(tǒng)由送風系統(tǒng)、旋流燃燒器模型以及速度測量。送風系統(tǒng)包括 50Hz 的調(diào)頻風機、送風管道，送風管道如圖 2-2 所下依次是一次風風管、內(nèi)二次風風管、外二次風風管和分離二次風風-3 為燃燒器模型實物圖，旋流燃燒器帶有預燃室，預燃室內(nèi)布置一次次風、外二次風，軸向旋流葉片布置在二次風通道中，葉片角度均為 6二次風布置在預燃室外，分離二次風出口與預燃室出口平齊。速度測括熱線風速儀系統(tǒng)和計算機。圖 2-4 為單只燃燒器冷態(tài)試驗的示意圖

冷態(tài)�；囼炇窃谑覂�(nèi)進行的，故各股氣流溫度相等，風速公式可進。根據(jù)上文所述，冷態(tài)�；囼炁R界雷諾數(shù)取為 1×104，由此可得試驗 Q：3273(3600 ) Nm /h273i iiQ V St （式中 t 為試驗風溫，其中 i=1、2n、2w、3。3 試驗臺的搭建單只燃燒器冷態(tài)試驗系統(tǒng)由送風系統(tǒng)、旋流燃燒器模型以及速度測量。送風系統(tǒng)包括 50Hz 的調(diào)頻風機、送風管道，送風管道如圖 2-2 所下依次是一次風風管、內(nèi)二次風風管、外二次風風管和分離二次風風-3 為燃燒器模型實物圖，旋流燃燒器帶有預燃室，預燃室內(nèi)布置一次次風、外二次風，軸向旋流葉片布置在二次風通道中，葉片角度均為 6二次風布置在預燃室外，分離二次風出口與預燃室出口平齊。速度測括熱線風速儀系統(tǒng)和計算機。圖 2-4 為單只燃燒器冷態(tài)試驗的示意圖

2N O NO N2N O NO ON OH NO H網(wǎng)格劃分及邊界條件文采用三維建模軟件對全爐膛及燃燒器進行 1：1 建模。將三維模劃分軟件進行網(wǎng)格劃分。劃分網(wǎng)格時，燃燒器軸向葉片和爐膛本結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)方法。為了方便畫網(wǎng)格，將爐膛本體分成兩部分，用結(jié)構(gòu)方法畫網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)量遠小于非結(jié)構(gòu)方法，且網(wǎng)格質(zhì)量高。模擬的準確性，進行網(wǎng)格劃分時，對爐膛主燃區(qū)以及流動復雜的處理。圖 2-6，圖 2-7 和圖 2-8 分別為內(nèi)、外二次風葉片以及爐膛示意圖。數(shù)值計算中，對于爐膛壁面：邊界條件設(shè)為無湍流運動于燃燒器煤粉以及各分級風入口：采用速度入口邊界條件，煤粉流強度分別設(shè)為 0.8 和 10%，不同分級風入口的水力直徑通過四與濕周之比計算；鍋爐出口的邊界條件設(shè)為壓力出口。

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本文編號：2776277