燃用烟煤墙式布置410t%2fh锅炉低nox燃烧技术的数值模拟

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1、ClassifiedIndex:TK224U.D.C.:621.18DissertationfortheDegreeofMasterinEngineeringNUMERICALSIMULATIONOFLOWNOxCOMBUSTIONTECHNOLOGYINA410t/hBITUMINOUSCOAL-FIREDWALLBOILERCandidate:GeZhihongSupervisor:Prof.ZhuQunyiAssociateSupervisor:Prof.LiZhengQiAcademicDegreeAppliedfor:Mas

2、terofEngineeringSpecialty:ThermalEnergyEngineeringAffiliation:SchoolofEnergyScience&Eng.DateofDefence:July,2008Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着对环保问题的日益重视，利用各种手段来降低锅炉的污染物排放已被广大研究工作者所关注。本文以此为目的，以某电厂采用双蜗壳燃烧器燃用烟煤墙式布置410t/h锅炉为研究对象，

3、对降低NOx排放提出了两种方案。方案1：将双蜗壳燃烧器换成中心给粉旋流燃烧器；方案2：采用中心给粉旋流燃烧器后加设燃尽风(OFA)。根据改造方案，设置三种工况，分别对三种工况下锅炉炉内空气动力场、煤粉燃烧和NOx生成特性进行了数值模拟，进而得到对老锅炉改造的最佳方案。为了保证在模拟过程中所采用的数值模型和计算方法的可行性，首先对采用双蜗壳燃烧器的炉膛(工况1)和采用中心给粉旋流燃烧器无燃尽风的炉膛(工况2)进行冷态模拟。结果表明：在采用燃烧器和炉膛分别进行网格划分和模拟的基础上，炉膛燃烧器区域为结构化网格模拟的结果伪扩散比较小，计算得

4、出双蜗壳燃烧器区域没有回流区，而中心给粉燃烧器区域出现明显回流区。然后对工况1和工况2进行热态模拟，经过模拟结果与现场测得结果的对照，两者吻合较好，验证了数学模型的可靠性，同时表明：在中心给粉燃烧器出口处形成了高煤粉浓度和高温区，使得煤粉及时着火和充分燃烧；采用双蜗壳燃烧器，NOx浓度较高，没有满足我国环保的要求。仅将双蜗壳燃烧器换成中心给粉燃烧器，工况2炉膛出口NOx浓度比工况1降低30.8%，说明采用中心给粉燃烧器能够很好的抑制NOx的生成。在此基础上，在采用中心给粉燃烧器的炉膛增设OFA喷口(工况3)，对其进行热态模拟，并与工况

5、1和工况2的模拟结果进行比较分析，结果表明：工况3燃烧器中心线所在水平截面的烟气温度高于工况1燃烧器中心线所在水平截面的烟气温度，低于工况2燃烧器中心线所在水平截面的烟气温3度；工况3炉膛出口处的平均NOx浓度为277mg/m(O2=6%)，比工况1炉膛出口NOx降低了67.4%，比工况2炉膛出口NOx降低了52.8%。关键词双蜗壳燃烧器；中心给粉燃烧器；燃尽风；NOx排放；数值模拟--I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththeattentionofenvironmentalprotection,mostresea

6、rchersbegintopayattentiontosomewaystoreducethecontaminationcomingfromboilers.Forthispurpose,TheComputationalFluidDynamics(CFD)wasemployedtoevaluatetwoschemestoreduceNOxemissionfora410t/hboileradoptingdoublevoluteswirlburnerandnoOFA.Scheme1:changingthedoublevoluteswirlbu

7、rnerintothecentrallyfuelrich(CFR)burner;Scheme2:adoptingOFAsystemonthebasisofscheme1.ThenumericalsimulationsonthepulverizedcoalcombustionandNOxformationintheoriginalfurnace,scheme1and2werestudiedrespectivelytofindouttheschemefororiginalfurnacereconstruction.Thispapersim

8、ulatestheflowprocessofcoldstateboilertoensurethevalidityofmathematicalmodelsandcalculationmethodthroughcompari