1000mw等级w火焰锅炉炉内流动及燃烧特性数值模拟研究

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1、硕士学位论文（工程硕士）1000MW等级W火焰锅炉炉内流动及燃烧特性数值模拟研究THENUMERICLSIMULATIONRESEARCHOFFLOWANDCOMBUSTIONCHARACTERISTICON1000MWGRADEWFIREDBOILER王柏森哈尔滨工业大学2016年6月万方数据国内图书分类号：TK224.1学校代码：10213国际图书分类号：621.18密级：公开工程硕士学位论文1000MW等级W火焰锅炉炉内流动及燃烧特性数值模拟研究硕士研究生：王柏森导师：朱群益教授副导师张庆高级工程师申请学位：工程硕士领域：动力工程

2、所在单位：北京巴布科克·威尔科克斯有限公司答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:TK224.1U.D.C.:621.18DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHENUMERICLSIMULATIONRESEARCHOFFLOWANDCOMBUSTIONCHARACTERISTICON1000MWGRADEWFIREDBOILERCandidate：WangBosenSupervisor：Prof.ZhuQunyiAssociateSu

3、pervisor:SeniorEngineerZhangQingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：Babcock&WilcoxBeijingCompanyLTD.DateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要我国无烟煤储量丰富，占已探明煤炭储量的约16.

4、4%，是世界无烟煤生产、消费的第一大国。由于无烟煤的碳化程度较高、挥发分低、灰份高，存在着火难、稳燃难和燃尽难的问题，故无烟煤常作为W火焰锅炉的燃料用来发电。目前世界上1000MW等级W火焰锅炉尚处于开发阶段。良好的炉内空气动力场和温度场是保证W火焰锅炉整体性能的前提，考虑到该型锅炉的炉膛容量较大，燃烧器采用上下两层布置，其结构较为复杂，需要对炉膛结构型式和配风方式进行计算机模拟研究。本文采用Fluent软件对1000MW等级燃烧器上下两层布置的W火焰锅炉的燃烧过程进行数值模拟，研究了以下工况对炉内流动及燃烧特性的影响：燃烧器二次风及燃

5、尽风外环风分别为直流和旋流；分级风率分别为13.43%、15.93%和18.43%；燃烧器外二次风叶片开度分别为45°、60°和75°；不同OFA喷口位置。最后，结合节能减排背景研究了OFA喷口位置对氮氧化物生成的影响。数值模拟研究结果表明：在最佳工况下，相关断面平均温度的数值模拟计算结果与热力计算结果偏差较小；燃烧器二次风和OFA外二次风采用直流时，炉内流场、温度场、氧量分布偏斜严重；燃烧器二次风和OFA外二次风采用旋流时，炉内流场、温度场对称性得到很好地改善；分级风率在13.43%和18.43%时，冷灰斗低速区流场均出现了明显的偏斜

6、现象，冷灰斗前墙均出现刷墙现象；燃烧器外二次风开度45°时，燃烧器配风的下冲力较弱、旋流强度和卷吸作用较强，燃烧行程较短，冷灰斗底部低速区出现偏斜现象，冷灰斗低温区并不明显；燃烧器外二次风开度75°时，燃烧器配风的下冲力较强、旋流强度和卷吸作用变弱，燃烧过程比较充分，冷灰斗低速区流场出现偏斜现象，冷灰斗低温区并不明显；分级风率15.93%和燃烧器外二次风开度60°时，燃烧器配风的旋流强度和卷吸作用比较适中，流场和烟温分布规整，炉内火焰充满度高；在煤粉细度较好时，煤粉更易燃尽，可适当提高OFA喷口高度以降低氮氧化物的生成；在煤粉细度较差时

7、，可适当降低OFA喷口高度以强化煤粉燃烧、降低飞灰含碳量、提高锅炉效率。研究结果已应用在该型锅炉的方案设计中，并将为以后投入运行提供一些参考。关键词：1000MW等级；W火焰锅炉；炉内流动特性；燃烧特性；数值模拟-I-万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractAstheworld'slargestcountryinanthracitecoalproductionandconsumption,anthracitecoalisaccountsforabout16.4%ofprovencoalreservesinChina.For

8、thehighcarbonizationdegree,lowvolatile,highash,anthraciteisdifficulttoignition,stablecombustionandburno