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410t/h四角切圆锅炉分级燃烧技术降低NO_X冷态流动特性的试验研究及数值模拟

作　者: 臧丹丹
导　师: 章名耀；肖军
学　校: 东南大学
专　业: 环境工程
关键词: 切向燃烧 低NO_X 模化研究 分级风 空气动力场 PIV粒子成像测速仪 数值模拟
分类号: TK227.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 197次
引　用: 2次
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内容摘要


减少电站锅炉NO_X排放是控制环境污染的重要方面。天生港发电有限公司8号SG-400/140-M410型四角切圆煤粉炉运行中NO_X排放高,运用分级燃烧原理对传统的煤粉炉燃烧系统进行综合改造,本课题采用试验及数值模拟方法对采用分级风改造的锅炉进行研究,以确定改造是否会对炉内空气动力场产生不良影响,为后期进行的热态试验提供理论上的指导。改造方法为维持一次风风量,降低二次风风量,将二次风减小部分采用分级风方式送入锅炉,降低主燃烧区域的氧气浓度,以抑制煤粉燃烧过程NO_X的形成,并在炉墙附近及炉膛上部增大氧气浓度,实现富氧燃烧,避免水冷壁及过热器的高温还原性腐蚀。根据相似模化原理,在锅炉模型上进行了冷态试验研究,采用PIV粒子成像测速仪对炉内流场进行了测量。研究了燃烧器不同配风(即改变燃烧器各次风的动量流率比)情况下炉内空气动力场的分布。同时采用FLUENT软件对分级风风率不同、二次风喷口面积不同、二次风偏转角度不同以及反切燃烧方式下的炉内空气动力场进行了数值模拟,分析比较了炉内气流速度场、一二次风在不同工况下的分布规律、气流充满度、旋转动量流率矩、相对切圆直径等参数,将数值模拟的结果和冷态试验研究的结果进行了对比,计算结果与试验结果吻合较好,表明数值模拟研究是真实可靠的。通过分析研究,本文认为:增设分级风喷口后,降低NO_X排放量的同时炉内动力流场发生变化,但不会对锅炉运行质量产生明显不良影响;通过部分二次风偏转,可在水冷壁附近形成良好的氧化气氛,防止结渣和高温腐蚀;增设分级风喷口减小了二次风风量,造成射流强度变小,可适当减小二次风喷口面积,增强射流刚性,有利于防止煤粉气流贴壁和冲墙;通过燃烧器上半部分二次风及分级风反切,降低了速度不均匀系数及残余扭转,从而可削弱出口余旋来缓和烟道偏流。结果表明增设分级风喷口降低NO_X的同时会改变锅炉原始运行状况,通过采取适当的燃烧方式如提高二次风风速、燃烧器上半部二次风反切等可在降低NO_X的同时确保炉内良好的空气动力状况。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
第一章 绪论  7-9
  1.1 研究背景及意义  7
  1.2 课题的提出、意义及主要研究内容  7-9
第二章 低NO_x 燃烧技术的发展状况  9-14
  2.1 国外低NO_x 燃烧技术发展回顾  9-10
    2.1.1 第一代低NO_x燃烧技术措施  9-10
    2.1.2 第二代低NO_x燃烧技术措施  10
    2.1.3 第三代低NO_x燃烧技术措施  10
  2.2 我国低NO_x 燃烧器的应用状况  10-14
第三章 试验系统及测试技术  14-26
  3.1 模化方法与相似条件  14-18
    3.1.1 相似的条件及意义  14-15
    3.1.2 第二自模区的确定  15
    3.1.3 模化过程  15-18
  3.2 试验系统及设备  18-20
  3.3 PIV测量技术综述  20-22
    3.3.1 PIV测量技术综述  20
    3.3.2 PIV测量原理  20-22
  3.4 试验结果及分析  22-24
    3.4.1 试验工况的确定  22
    3.4.2 试验结果及分析  22-24
  3.5 试验总结  24-26
第四章 四角切圆煤粉炉的数值模拟及结果分析  26-47
  4.1 计算流体力学概述  26
  4.2 湍流流场数值计算概述  26-27
  4.3 冷态试验数值模拟  27-31
    4.3.1 FLUENT计算软件介绍  27-28
    4.3.2 数学模型和计算方法  28-29
    4.3.3 边界条件  29-30
    4.3.4 模拟对象的模化及网格划分  30-31
  4.4 冷态试验数值模拟结果分析  31-47
    4.4.1 速度分布  32-35
    4.4.2 旋转动量流率矩  35-36
    4.4.3 切圆直径的影响因素及测定  36-37
    4.4.4 炉膛内一二次风、分级风浓度分布  37-40
    4.4.5 各模拟工况参数对比  40-47
第五章 全文总结  47-48
致谢  48

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 蒸汽动力工程 > 蒸汽锅炉 > 运行 > 燃烧与调整
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