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水平浓淡煤粉燃烧器微油点火的数值模拟及应用研究

作　者: 李路明
导　师: 陈力哲
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 热能工程
关键词: 数值模拟油煤混燃微油点火水平浓淡煤粉燃烧器
分类号: TK223.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

我国的石油资源探明储量有限,大量需求依赖进口,我国电力供应还是以燃煤机组为主,机组的启停及低负荷稳燃,需要消耗大量燃油,因此研制开发电力行业相关的节油新技术,降低发电成本,对我国国民经济可持续发展具有重大意义。本文介绍了煤粉锅炉节油点火技术及其发展,简要地介绍了目前各种少油点火和无油点火技术的应用情况和优缺点,重点介绍了先进高效的微油点火技术的节油稳燃机理及其目前的应用情况。微油点火技术已经在许多圆筒形煤粉燃烧器上得到成功应用,导师首次提出微油点火技术与水平浓淡煤粉燃烧器结合应用的设计构想,利用数值模拟方法对微量油枪在水平浓淡煤粉燃烧器上的点火燃烧过程及运行状态进行数值模拟研究,得到燃烧器的优化设计结构,从而为微油点火技术与水平浓淡煤粉燃烧器的首次实际应用提供指导性数据,最后通过对比某电厂1号410t/h燃贫煤锅炉的工业试验结果,对计算方法和结论予以验证。本文模拟采用了技术先进的哈尔滨工业大学百叶窗水平浓淡煤粉燃烧器,在最大程度保证原燃烧器技术性能的前提下,对其部分结构进行了优化,以适应与微量油枪结构布置的技术要求,力求在达到节油点火目的的同时,充分发挥百叶窗水平浓淡煤粉燃烧器的性能优势。因为系统内包含煤粉和燃油两种燃料,所以对气相燃烧模拟采用二混合分数方法,利用此方法计算油煤混燃在燃烧模拟研究领域尚不多见。模拟系统属于气、液、固三相流场,在燃烧器不同结构尺寸和运行参数条件下,通过对比分析冷态和热态模拟结果,得到单只油枪合理出力燃油量,燃烧室长度,燃烧室隔板布置及开度,导流体距末级叶片的距离等燃烧器运行和结构参数,所得计算结果作为该节能新技术首次实际应用的指导性参数,通过现场工业试验结果,得知研究中所采用的计算方法和所得结论是正确有效的。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-19
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 锅炉节油点火技术的研究发展  11-15
  1.3 Fluent软件介绍  15-17
    1.3.1 Fluent软件的基本模型  15-16
    1.3.2 Fluent软件的特点及应用情况  16-17
  1.4 本文研究的主要内容与意义  17-18
  1.5 本章小结  18-19
第2章微油点火技术原理及应用情况  19-27
  2.1 微油点火技术系统及工作原理  19-23
    2.1.1 微油点火技术系统特点  19
    2.1.2 微量油枪工作原理  19-20
    2.1.3 微量油枪直接点燃煤粉燃烧器工作原理  20
    2.1.4 微量油枪点火燃烧稳燃系统主要技术参数  20-21
    2.1.5 微油点火技术典型系统构成  21-22
    2.1.6 微油点火技术性能保证指标  22-23
  2.2 微油点火技术应用情况  23-26
    2.2.1 微量油枪的使用方式  23
    2.2.2 微量油枪的典型应用实例  23-25
    2.2.3 目前主要存在的问题  25-26
  2.3 本章小结  26-27
第3章水平浓淡煤粉燃烧器微油点火数值模型  27-47
  3.1 气相湍流模型  27-33
    3.1.1 微观模拟  27-28
    3.1.2 概率密度函数模拟  28
    3.1.3 统观模拟  28-29
    3.1.4 本文选用的模型  29-33
  3.2 气固两相流动模型  33-37
    3.2.1 单流体模型  33
    3.2.2 小滑移模型  33-34
    3.2.3 双流体模型  34
    3.2.4 颗粒轨道模型的  34-35
    3.2.5 本文选用的模型  35-37
  3.3 辐射换热模型  37-39
    3.3.1 热流法  37-38
    3.3.2 蒙特卡洛法  38
    3.3.3 离散坐标法  38
    3.3.4 本文选用的模型  38-39
  3.4 煤粉燃烧模型  39-43
    3.4.1 挥发份热解模型  39-41
    3.4.2 焦炭燃烧模型  41-43
    3.4.3 本文所选用的模型  43
  3.5 雾化模型  43-46
    3.5.1 液滴碰撞模型  43-44
    3.5.2 液滴破碎模型  44-45
    3.5.3 动态曳力模型  45-46
  3.6 本章小结  46-47
第4章水平浓淡煤粉燃烧器微油点火数值模拟  47-69
  4.1 数值模拟对象  47-50
    4.1.1 模拟对象  47-48
    4.1.2 水平浓淡煤粉燃烧技术原理  48-50
  4.2 数值模拟工况  50-51
  4.3 计算域网格划分及边界条件  51-52
    4.3.1 计算域及网格划分  51
    4.3.2 边界条件  51-52
  4.4 燃烧器冷态模拟结果及分析  52-53
  4.5 燃烧器热态模拟结果及分析  53-65
    4.5.1 仅有燃油和油煤混燃的工况对比  53-55
    4.5.2 对典型工况T-02 的模拟结果分析  55-58
    4.5.3 燃烧室隔板对燃烧状态的影响  58
    4.5.4 油枪燃油量对燃烧状态的影响  58-59
    4.5.5 燃烧室隔板开度对燃烧状态的影响  59-61
    4.5.6 燃烧室长度对燃烧状态的影响  61-62
    4.5.7 入口煤粉浓度对燃烧状态的影响  62-64
    4.5.8 入口一次风速对燃烧状态的影响  64-65
  4.6 工业应用及试验结果分析  65-68
  4.7 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-74
攻读学位期间发表的学术论文  74-78
致谢  78

水平浓淡煤粉燃烧器微油点火的数值模拟及应用研究

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