660MW超临界锅炉低氮燃烧器改造后的炉内特性研究

摘要

本文利用Fluent数值模拟软件，对某电厂660MW超临界锅炉四角切圆燃烧器在炉膛内的燃烧过程进行了模拟，并对各个工况下的模拟结果进行理论分析，分析过程中结合实际运行数据，指出结果中存在的问题，模拟结果能够较为真实反映锅炉运行状况。
　　首先，利用Gambit软件对锅炉本体进行了全尺寸建模，针对四角切圆的燃烧方式，在燃烧器区进行分区域划分网格，网格走向与煤粉射流方向保持一致，有效减少了伪扩散的发生。根据锅炉炉型、燃烧器的布置方式及配风方式等，作为选择数学物理模型的依据，其中，湍流模型选用Realizable k-ε模型，采用拉格朗日法对气固两相湍流流动过程进行求解，煤粉颗粒追踪采用随机轨道模型，挥发分燃烧模型采用平衡混合分数/PDF模型，焦炭燃烧模型为动力学/扩散反应速率模型，辐射传热模型采用P-1辐射模型，NOx生成采用后处理的方法计算。
　　通过对不同工况下的燃烧模拟所得到的结果：三种不同负荷下的炉内速度场、氧气、二氧化碳和NOx组分浓度场、温度场，分析了三种工况下炉膛内不同区域处的流动及燃烧特点后发现，满负荷时下一次风区域存在热偏差现象，上层 CFS风出现了一次风煤粉气流刷墙的情况；改变炉内氧量，分析了四种过量空气系数下的燃烧情况，对比四种工况下的炉内速度场、温度分布情况，得出较为合适的过量空气系数为1.15；改变SOFA风水平摆角会减轻附近受热面结焦情况并改善汽温调节性能；在一定范围内减小凑燃尽风CCOFA和预置水平偏角的CFS二次风挡板开度会减小炉内NOx以及炉膛出口NOx浓度。
　　本文对各种工况进行了模拟，并对结果进行了客观分析，把分析结果与实测数据和实际运行工况进行对比，模拟结果能够反映实际状况，对超临界锅炉在燃烧调整和减少NOx方面提供了实际参考价值。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 课题的国内外研究现状

1.3 课题主要内容

第2章 660MW超临界锅炉简介

2.1 锅炉概况

2.2 燃烧系统调节原则

2.3 燃烧器具体改造方案

2.4 本章小结

第3章 炉内特性计算模型的建立

3.1 炉内煤粉的燃烧过程的模化

3.2 基本守恒方程

3.3 气相湍流流动模型

3.4 气固两相流模型

3.5 煤粉颗粒的燃烧模型

3.6 辐射传热模型

3.7 NOx生成模型

3.8 边界条件的确定

3.9 本章小结

第4章 不同燃烧工况下锅炉炉内特性计算

4.1 计算区域网格划分

4.2 计算工况参数

4.3 不同负荷的模拟结果及分析

4.4 不同氧量的模拟结果及分析

4.5 不同SOFA风水平摆角下模拟结果及分析

4.6 不同CCOFA挡板开度对炉内NOx浓度的影响

4.7 不同偏转二次风挡板开度对炉内NOx浓度的影响

4.8 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢