姚露[1]2015年在《燃煤锅炉中NO_x与飞灰分布特性的数值模拟及试验验证》文中研究表明现有SCR脱硝技术存在脱硝效率低、氨逃逸率高、催化剂堵塞积灰、受热面腐蚀磨损、催化剂使用率低等问题。目前,由于进入脱硝系统烟气的主要参数(如速度、温度、NOx以及飞灰分布等)不好确定,常使用简化的均匀入流代替非均匀入流,并忽略飞灰颗粒的影响,由此引发喷氨策略以及导流构件等设计不合理,从而造成上述问题。本研究则基于计算流体力学平台,建立了从锅炉炉膛到至尾部烟道的全系统模型,数值计算了墙式对冲燃烧锅炉和四角切圆燃烧锅炉炉内煤粉燃烧和污染物生成过程,获取炉内燃烧数据以及省煤器出口处烟气参数,尤其是氮氧化物的分布特性,并将现场测试数据与模拟结果进行了比对；在考虑飞灰颗粒的基础上,对四角切圆燃烧锅炉全系统进行气固两相流动数值模拟,获取了飞灰颗粒的运动特性,为脱硝系统的设计提供可靠气固两相参数。分别数值计算某660 MW墙式对冲燃烧锅炉和某330 MW四角切圆燃烧锅炉BMCR工况下炉内的烟气流动、传热、燃烧过程以及全场的流动,分析其炉内燃烧特性和全场流动特性。燃烧过程的模拟为下一步氮氧化物的排放研究提供可靠的计算基础。计算结果表明,墙式对冲燃烧锅炉的燃烧射流旋转,在喷口不远处形成回流区,对冲射流至炉膛中心汇聚然后上升,沿炉膛深度方向温度基本对称；炉内燃烧器区域产生大量CO,CO2则在燃尽风区上部大量生成；烟气充满了整个锅炉炉膛和尾部烟道,气相和颗粒相的混合传热一直贯穿在在整个流动过程中。四角切圆燃烧锅炉的四角射流在炉内形成旋转流,主流螺旋上升,燃烧区域形成了环状高温区和高速区;沿炉膛高度方向上O2和CO呈现先增加后降低的趋势,CO2分布规律几乎与O2分布规律相反；炉内四个角落都形成了一个漩涡,螺旋上升烟气受反切燃尽风的阻碍作用,主旋流强度减小;气流经水平烟道和尾部烟道内受热面的阻流和传热作用,至省煤器出口处烟气温度和速度大大降低。在燃烧计算基础上,首先后处理计算不同类型锅炉其炉内氮氧化物的生成,采用等势特征面方法分析研究NOx生成规律,采用通量分析省煤器出口处的NOx分布。然后研究变负荷下四角切圆锅炉全场的NOx分布特性,并对比现场试验数据,得到实际运行过程中的NOx分布。研究结果显示,墙式对冲锅炉其燃烧器喷口附近高温和高氧浓度等势面范围较大,NOx在此处生成较多,而回流区内部NOx生成则较少：全场NOx分布不均,特别是在省煤器出口处,NOx通量沿深度方向分布极为不均。四角切圆锅炉其炉内形成环状高温等势面,向火侧NOx产生较多,沿炉膛高度方向NOx分布不均,省煤器出口处NOx通量沿宽度方向分布较为均匀,但沿深度方向极为不均；而低负荷下NOx排放相对较高。以四角切圆锅炉为研究对象,现场采集并分析飞灰数据,对飞灰颗粒从锅炉炉膛到尾部烟道全系统进行气固两相流动的数值模拟,获得飞灰颗粒全场流动特性。结果显示,不同粒径下的飞灰颗粒对气流的跟随性较好,在炉内螺旋上升,大粒径颗粒受惯性作用较大,导致冷灰斗区域存在部分颗粒,在省煤器内部更趋于远锅炉后墙侧分布。不同负荷飞灰颗粒的全场流动特性各不相同,省煤器出口处存在分布较杂的不同粒径颗粒,且低负荷下飞灰颗粒在炉内停留时间更长。负荷变化时,尾部烟道内飞灰颗粒分布也发生变化,四角处存在高颗粒浓度区。
由广大[2]2003年在《330MW对冲燃烧锅炉炉内过程数值模拟》文中研究表明锅炉在我国应用较早，旋流燃烧器也早在50年代开始使用。在80年代后期，我国引进了美国B&W公司的对冲燃烧锅炉和漩流燃烧器的技术。它给我们带来了很多新的设计思想，如喷水减温器和烟气挡板结合，是锅炉运行简单，新的旋流燃烧器提高了锅炉效率，调节方便，炉膛出口盐纹偏差减少，同时对减低污染排放有一定的好处。但美国技术不一定完全适应中国，这需要我们的研究人员去理解和完善工作，这也在一定程度上阻碍了锅炉技术的发展。特别是燃烧劣质煤的大容量机组，针对性的实验和数值计算都不多，很多问题没有被完全认识。 对冲燃烧锅炉有着自身的特点，对其性能和运行情况的了解是本文的一项重要工作。数值计算是计算机辅助优化数值试验的重要环节之一，也是本文的重点之一。本文从理论和部分运行数据上运用计算机辅助优化数值试验原理和方法并且采用商业软件FLUNET针对对冲锅炉的流场进行了初步的探讨。同时对温度场、颗粒场以及污染物生成也进行了一定的研究。并对计算方法有了初步的认识。本人对实际运行的330MW锅炉的不同运行负荷进行了流场计算，在BMCR工况和VP55％两个工况下对温度场、颗粒场以及污染物进行了研究并与部分运行数据进行了对比，对理论进行了验证和延伸。结果比较满意。
卢小溪[3]2007年在《锅炉炉内燃烧过程数值模拟及沾污分析》文中研究指明本文运用计算机辅助数值方法并且采用FLUENT商业软件对对冲燃烧锅炉进行了初步的探讨,同时对温度场和速度场也进行了一定的研究。本文对一台330MW旋流燃煤锅炉所燃烧的两个不同煤种的炉内燃烧过程进行叁维数值模拟,得出炉膛内温度场和速度场分布。通过计算两个煤种的灰污层外表面平均温度Th b,并与煤灰的变形温度DT进行比较,对锅炉炉内水冷壁的沾污情况进行对比分析。结果表明:这种判断炉内沾污情况的方法简便易行,能够较为准确地判断结渣区域,对防止炉内结渣、提高锅炉效率和减少锅炉事故有实用价值。
钱力庚[4]2001年在《330MW电站对冲锅炉炉内过程数值模拟和实验研究及四角锅炉变负荷研究及炉内过程通用程序的设计与研究》文中研究说明对冲燃烧锅炉在我国的应用并不是很多，所以对它所进行的研究极为有限，特别是对于较大容量(如330MW)的机组，相应的试验和数值计算都很少，很多的问题仍等待进一步的研究，本文正是为了填补国内的空白，从理论和试验的角度，运用计算机辅助优化数值试验原理和方法，对330MW对冲锅炉进行研究。 本文应用数值计算对对冲燃烧锅炉炉内的流动、传热、燃烧过程及氮氧化物(NO_x)的生成过程、炉内的结渣过程作了详细的数值研究，并尽可能结合实炉试验，对理论进行验证。 本文同时应用数值模拟对四角切圆燃烧锅炉在不同负荷工况下，切圆中心位置的移动做了详尽的研究，为锅炉在不同负荷工况下的安全运行提供了极其有意义的理论上的指导。 本文对模拟炉内过程所采用的方法和模型进行了概括和总结，在此基础上综合这些方法和模型，如流场的计算采用的是SIMPLE方法，而颗粒相流动则是采用拉格朗日方法进行研究，辐射换热采用蒙特卡洛方法等，并且以这些模型和方法为基础，开发了大型电站锅炉的通用程序，并包括友好的界面和后处理。
尚福栋[5]2017年在《600MW旋流对冲锅炉不同负荷下的优化模拟》文中研究指明在相当长的时间内,煤电仍是全球的主力电源。随着环境和能源问题的日益突出,国家出台严格的环保标准,燃煤电厂遭遇到前所未有的技术挑战。煤电企业在满足环保要求的巨大代价下如何寻找经济性,节能运行技术就显得尤为重要。本文以国电大同二电厂600MW对冲燃烧锅炉作为研究对象,通过燃烧数值模拟分析其燃烧特性,寻找不同负荷下的最优操作量,以提高锅炉的运行经济性。通过前处理软件Gambit建立几何模型并划分网格,采用计算流体力学商用软件Fluent进行模拟计算,生成煤粉颗粒报告,并采用CFD-POST进行后处理分析,获取各工况下速度场、温度场、各组分场。首先,通过现场试验获取各负荷下运行参数,以550MW工况为对比工况,验证模型的正确性。在燃烧模拟验证基础上,研究锅炉燃烧优化。不同负荷下的燃烧优化变量有:燃烬风率、上下层燃烬风比、燃烬风内外风比。燃烧优化研究基于各变量单因素变化下进行。结果表明:当燃烬风率增大时,主燃区欠氧加剧,不完全燃烧程度增加,使煤粉燃烬率降低,同时也会减少NO_x的生成;上、下层燃烬风比增大时,使燃烬风混入主烟气晚,未燃碳在燃烬区不能充分燃烬,使颗粒燃烬率降低,同时空气分级的加强,使得NO_x生成量减少;当燃烬风内外风比变小时,因为其对燃烬风与主烟气混合的影响,燃烬率会先变高后变小。基于各个负荷下的燃烧优化模拟,综合考虑燃烬效率与NO_x生成量之间的相互制约性,本文给出了各操作变量在相应负荷下的优化区间。
吴猛, 胡桂林, 樊建人, 岑可法[6]2005年在《330MW对冲燃烧锅炉燃烧和污染物排放的数值模拟》文中指出分别对330MW对冲锅炉在额定负荷、55%额定负荷工况下的流场、温度场、煤粉颗粒场和NOx场进行了模拟研究,模拟结果与实际运行经验吻合较好。通过研究得出了一些有参考价值的数据,对大型对冲燃烧锅炉的设计优化和安全运行具有较为重要的参考价值。
王焱[7]2012年在《煤质特性对对冲火焰锅炉炉内燃烧影响的数值模拟》文中指出我国电站锅炉以燃煤锅炉为主，但煤炭资源分布不均，使用成本高，导致大部分电站锅炉不得不燃用低品质煤，给锅炉的安全运行造成了极大影响。因此，研究煤质特性对锅炉燃烧的影响，对提高燃煤效率、实现锅炉优化运行具有重要意义。本课题在煤粉常规实验分析的基础上，采用数值模拟的方法，研究煤质特性对某电厂660MW对冲火焰锅炉燃烧的影响。本文对对冲火焰锅炉在国内外的使用发展情况进行了介绍，分析了此类锅炉在结构、运行等方面的优缺点，然后详细介绍了煤粉燃烧数值模拟所需的数学物理模型以及理论依据，最后重点介绍了模拟660MW对冲火焰锅炉炉内燃烧状况的具体情况，用Fluent软件中的前处理软件Gambit对炉膛模型进行了网格划分，并根据电厂给定参数设定了边界条件。通过对炉内速度场、温度场、氧量场、颗粒运动轨迹和氮氧化物、CO的排放等的分析，结果显示：石下江煤炉内温度最高，印尼煤温度最低；石下江煤在炉内的平均停留时间最短，为5.119秒，设计煤停留时间最长，为5.746秒，说明设计煤燃烧最充分；新东煤由于收到基的含氮量最高，燃烧产生的NO也最多，印尼煤由于炉内温度低，容易形成还原性气氛，抑制了NO的生产，所以炉内NO浓度最低；主燃烧区设计煤的CO浓度最高，达到了近0.11%，印尼煤最低，为0.065%左右，并且印尼煤燃烬得最快，在折焰角区域基本燃烬。通过与电厂实际运行数据相比较，验证了模拟结果的准确性，证明了本课题计算方法的可行性，对该电厂燃煤的选取和锅炉的优化运行具有指导意义。
王勇[8]2017年在《300MW对冲燃烧锅炉燃烧优化调整试验研究》文中进行了进一步梳理燃煤锅炉在运行中出现问题,则需要进行燃烧调整试验。通过试验将锅炉运行参数调整到最佳状态,本文数据来源于华电丹东金山热电厂2×300MW亚临界对冲燃烧锅炉的燃烧调整验。利用仿真软件ANSYS FLUENT对锅炉内部的燃烧状况进行数值模拟,可以非常方便的获得多种工况下的运行参数,采用现场试验与数值模拟相结合的方法,可以更加深入、直观的掌握锅炉内部的燃烧情况。依据锅炉实际的尺寸参数并进行合理的简化从而搭建出锅炉的物理模型。包括炉膛整体简化模型、旋流燃烧器模型。为获得燃烧器内外二次风旋流风速,进行单只燃烧空气动力场模拟,得到入口旋转的二次风。燃烧模型中采用Realized k-ε模型来描述气相湍流流动,拉格朗日随机轨道模型来描述离散相煤粉颗粒的运动,挥发份燃烧采用混合分数PDF法,而挥发份析出过程则使用了双步竞争模型,另外,在对焦炭燃烧过程进行研究的时候使用了扩散/动力控制燃烧模型,辐射换热过程采用P-1辐射模型。通过模拟得到的数值解与实际运行参数进行对比,来验证模型和研究方法的合理性。再模拟不同的运行工况,经过相互对比后得到最佳运行参数。利用以上所述的模型和方法,模拟得到了此锅炉的磨煤机组合方式、过量空气系数、二次风旋转角度等对炉内燃烧状况的影响规律,模拟结果对燃烧调整和机组运行优化提供可靠地参考依据。
吕伟为[9]2014年在《600MW旋流对冲燃烧锅炉低氮燃烧技术的研究》文中研究指明煤燃烧过程当中释放的的NOx对人类赖以生存的环境及人类自身健康的危害非常严重。目前国家环保部对火力发电厂氮氧化物的排放提出了更为严格的要求,低氮燃烧技术在我国电站锅炉中的应用进入了一个蓬勃发展时期。实施低氮燃烧器改造后,电站锅炉需配有新的运行方式才能保证安全、低氮、高效运行,因此研究炉内NOx的生成机理及炉内燃烧过程意义重大。本文对某亚临界600MW旋流对冲锅炉的燃烧过程进行了数值模拟,研究了影响炉内燃烧及NOx排放的因素,提出该锅炉降低NOx排放的最优措施；在数值模拟的的基础上,对该锅炉600MW工况进行热态调试实验,得出该锅炉的最佳运行方式,为电厂运行人员提供指导；最后针对某电厂低氮燃烧器改造后出现的事故进行分析,提出改进措施。论文所得出的结论可为同类锅炉燃烧器改造后的运行提供参考。
操瑶[10]2014年在《660MW旋流对冲锅炉低NO_x运行的优化数值模拟》文中研究指明采用低NOx燃烧技术结合SCR烟气脱硝技术能使NOx的排放达到国家新标准，但仍然存在脱硝效率偏低、氨排放量超标的问题。因此，开展低NOx排放运行优化具有实际的意义。首先，本文开展了660MW旋流对冲锅炉在额定工况下的燃煤锅炉炉内流场，燃烧场，燃烧产物NOx排放特性的数值模拟研究，通过与实际测得的结果相比较，验证了锅炉数值模拟的模型和边界条件的设置是合理的，并且可以用于实际的工程中。其次，根据燃煤锅炉不同的运行工况，首先使用数值模拟的方法对锅炉的烟气排放NOx浓度场进行仿真研究。主要是研究磨煤机组合方式以及锅炉负荷变化对燃煤锅炉炉内流场，燃烧场以及燃烧产物NOx排放特性的影响。最后，对烟气脱硝SCR系统进行数值模拟研究，通过模拟出锅炉的烟气排放NOx浓度场分布情况，主要是模拟出烟气出口与SCR系统相连接的截面的NOx浓度场分布情况，温度场分布情况以及速度场分布情况，以此模拟的结果参数为基础，导入到SCR烟气入口脱硝系统中。对SCR烟气脱硝系统采用数值模拟的方法，由于导流板的结构参数，在锅炉的烟气系统中的位置是固定的，因此有针对性地对喷氨系统进行调整，使得烟气和氨气混合均匀后，进入催化剂系统，烟气中的NOx与氨气能够比较好的进行反应，达到比较好的脱硝效果，减少氨的逃逸率。
参考文献：
[1]. 燃煤锅炉中NO_x与飞灰分布特性的数值模拟及试验验证[D]. 姚露. 东南大学. 2015
[2]. 330MW对冲燃烧锅炉炉内过程数值模拟[D]. 由广大. 浙江大学. 2003
[3]. 锅炉炉内燃烧过程数值模拟及沾污分析[D]. 卢小溪. 华北电力大学（河北）. 2007
[4]. 330MW电站对冲锅炉炉内过程数值模拟和实验研究及四角锅炉变负荷研究及炉内过程通用程序的设计与研究[D]. 钱力庚. 浙江大学. 2001
[5]. 600MW旋流对冲锅炉不同负荷下的优化模拟[D]. 尚福栋. 太原理工大学. 2017
[6]. 330MW对冲燃烧锅炉燃烧和污染物排放的数值模拟[J]. 吴猛, 胡桂林, 樊建人, 岑可法. 能源工程. 2005
[7]. 煤质特性对对冲火焰锅炉炉内燃烧影响的数值模拟[D]. 王焱. 长沙理工大学. 2012
[8]. 300MW对冲燃烧锅炉燃烧优化调整试验研究[D]. 王勇. 沈阳工程学院. 2017
[9]. 600MW旋流对冲燃烧锅炉低氮燃烧技术的研究[D]. 吕伟为. 华北电力大学. 2014
[10]. 660MW旋流对冲锅炉低NO_x运行的优化数值模拟[D]. 操瑶. 华中科技大学. 2014