mw褐煤锅炉炉内空气动力场和燃烧过程数值模拟.doc

1000MW褐煤锅炉炉内空气动力场和燃烧过程数值模拟
图书分类号:TΚ224
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工学硕士学位论文
1000MW褐煤锅炉炉内空气动力场和燃烧
过程数值模拟
硕士研究生:焦峰
导师:刘辉副教授
申请学位级别:工学硕士
学科、专业:热能工程
所在单位:能源科学与工程学院
答辩日期:2010年7月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index:TΚ224 .:
Dissertation for the Degree of Master in Engineering
NUMERICAL SIMULATION OF THE AERODYNAMIC BUSTION PROCESSES IN A 1000MW LIGNITE
BOILER
Candidate: Supervisor:
Academic Degree Applied for: Specialty:
Date of Oral Examination: University:
Jiao Feng
Associate Prof. Liu Hui Master of Engineering Thermal Energy Engineering July, 2010
Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
我国褐煤资源丰富,发展大容量超超临界褐煤锅炉对我国褐煤资源利用和电力工业的持续发展具有重要意义。褐煤水分高、发热量低、灰熔点低,易结渣,对燃烧的组织提出更高的要求。本文在国家“十一五”863课题的支持下开展褐煤锅炉炉内空气动力场和燃烧过程的数值模拟研究,为大容量超超临界褐煤锅炉技术的开发提供参考。
在计算流体学软件FLUENT平台上,采用不同计算模型和网格对1000MW褐煤锅炉炉内空气动力场模化试验台的流场进行模拟,并与试验结果进行对比。在此基础上,对1000MW褐煤锅炉炉内空气动力场进行数值模拟。研究表明,炉内流场存在明显的双切圆气流,切圆呈斜椭圆,斜椭圆气流的形成是由于各组燃烧器射流在上游射流的作用下偏折角度不同造成的,炉膛出口气流流场对称性好,烟气速度呈现两侧高、中间低,顶部高、底部低的特点,随高度增加,炉膛出口速度趋于均匀;单炉膛双切圆燃烧方式炉膛出口速度偏差小于单炉膛四角切圆燃烧锅炉;中间截面取不同边界条件对炉膛出口流场影响较小。
在计算流体学软件FLUENT平台上,考虑水分影响,对某台
600MW褐煤锅炉燃烧过程进行模拟,并与工业试验结果对照,在此基础上对1000MW褐煤锅炉炉内燃烧过程进行模拟计算,研究了1#3#6#8#角一次风反切,主燃区二次风配风、水平浓淡燃烧器和WR燃烧器结构等参数对炉内流场、颗粒轨迹、热负荷分布、气相组分浓度等影响。研究表明一次风反切不能显著影响炉内总体流场分布,但是一次风反切可导致煤粉气流与二次风射流的分离,延迟煤粉着火和燃尽,加强空气分级效果,降低炉内氮氧化物排放水平;过强的一次风反切会导致炉内燃烧器射流向火侧产生滞止涡,在高温高煤粉浓度和滞止作用下,容易形成煤粉颗粒结渣现象。二次风采用双缩腰配风方式可加强炉内旋转气流强度,降低侧墙