燃尽风位置对600MW超临界锅炉燃烧特性的影响研究

摘要

随着《环境保护法》及《大气污染防治法》等法规的实施，火电厂的大气污染物排放标准上升到了新的高度。某电厂600MW超临界锅炉，是由北京巴威公司设计，锅炉型号为B&WB-2090/25.4-M，由于该锅炉氮氧化物（NOx）排放浓度难以达到国家标准的要求，因此用户提出了对锅炉进行低氮改造的需求。巴威公司拟通过更换燃烧器及调整燃尽风标高的方式对其进行改造，对于该类型锅炉的燃尽风位置对燃烧特性及NOx排放的影响，公司尚缺乏系统的研究，因此，本文拟利用Fluent软件模拟燃烧过程，并确定燃尽风的最佳标高。
　　首先，本文分析了炉内燃烧过程的复杂性，提出了对炉内燃烧过程进行模拟计算的理论基础即基本方程和各种数值模型，并对基本方程和各种数值模型的特点和适用范围进行了介绍，确定了本文采用的计算方法和数值模型；
　　其次，本文考察了锅炉的设计及运行概况，制定了改造方案。在运用Fluent模拟计算前，用Gambit对锅炉进行全炉膛建模，合理划分网格，进而对炉内燃烧过程进行模拟计算。将计算所得的炉膛出口烟温、O2体积浓度及NOx体积浓度数值与锅炉的实测运行数据进行对比分析，验证了本文的模拟计算是准确、合理的。本文还分析了模拟所得的炉膛各纵截面及横截面的速度场、温度场、各组分以及NOx的分布特性，进一步说明了本文所采用的模型及计算方法的正确性；
　　最后，本文提出了燃尽风喷口在不同标高、其他条件均相同的三种研究工况，分别进行了燃烧模拟，分析了每种工况下炉膛某纵截面或横截面的速度场、温度场、各组分及NOx的分布特性，通过对比炉膛出口NOx浓度变化量、CO浓度变化量及屏式过热器底部平均温度变化量的数值，得出结论：当燃尽风喷口在设计标高的基础上提高2000mm后，空气分级效果及氮氧化物排放浓度都有了明显的改善，同时对锅炉安全运行带来的负面影响也在可接受范围内，所以此位置为燃尽风喷口的最佳标高。
　　本文的模拟计算结果为燃尽风喷口位置的确定提供了依据，同时对巴威公司同类型锅炉空气分级燃烧系统的优化及改造建立了重要的理论基础，对今后的低氮改造工作具有很高的参考价值。

目录

第1章 绪 论

1.1 研究背景及课题的目的和意义

1.2 污染物NOx的产生机理

1.3 燃煤锅炉降氮改造的途径

1.4 国内外电站锅炉低氮研究的现状

1.5 本文主要研究内容

第2章 数值计算的理论模型

2.1基本方程

2.2气相湍流模型

2.3气固两相流模型

2.4辐射换热模型

2.5煤粉燃烧模型

2.6煤粉燃烧NOx模型

2.7 本章小结

第3章 锅炉现状及炉内燃烧的数值模拟

3.1 锅炉现状

3.2 锅炉运行工况的数值模拟

3.3 模拟方法及模型的验证

3.4 炉内燃烧特性分析

3.5 本章小结

第4章 燃尽风位置对燃烧及NOx排放的影响

4.1 计算工况及模型选取

4.2 各工况炉内速度场分布

4.3 各工况炉内温度场分布

4.4 各工况炉内O2、CO分布

4.5 各工况炉内NOx分析

4.6 燃尽风位置的确定

4.7 本章小结

结论

参考文献

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