采用旋流燃烧器58MW煤粉炉炉内数值模拟与试验

摘要

国家在“十三五”规划中进一步的明确提出了节能减排约束性目标，其中工业锅炉行业比重很大，节能减排效果深受重视，为了环境的清洁及能源的高效利用，工业煤粉炉的燃烧方式是一种很好的选择。工业煤粉锅炉具有燃烧效率高、节能环保及经济效益好的特点，所以工业炉转变成室燃炉膛和燃烧器的方式，可以很大程度上为能源结构的调整提供支持，截止目前研究人员用试验的方法对此进行研究，存在很多方面的局限性，这样使得数值计算得到了发展。
　　本文通过流体力学计算软件对某热力公司58MW配有旋流燃烧器的煤粉锅炉按照实际数据尺寸，建立燃烧器及炉膛的三维物理模型，进行网格划分，选取合适的数学模型及计算方法，定义边界条件，进行炉内燃烧过程的数值模拟，通过不同负荷条件及不同风量比的各个工况的速度场、温度场及氧气浓度的结果，分析该煤粉炉炉内的燃烧情况。
　　选取该热力公司在实际满负荷运行参数下对其试验测点的数据采集，得到测点的氧含量及温度的分布，并且与相同参数下数值模拟结果中相应测点位置进行了比较，各个点的试验值与模拟值误差都在16％以内，同时两者的整体趋势相同，验证了整个数值模拟过程中各个环节的正确性。
　　通过各个工况模拟计算结果对比得出：负荷及风量比对于炉内流场的扰动作用是互相影响的；采用的旋流燃烧器在喷口附近形成梯度分明的温度分布；不同的负荷及风量比对燃烧器吸卷烟气的能力、炉内温度场和氧气浓度以及炉膛出口参数的影响有所不同。通过这些结论，得出最佳的运行工况。
　　本文所研究的内容以及得出的结论，完善了对工业室燃煤粉炉中该种型号的探讨，同时为研究炉内燃烧特性提供了一定的思路，也对工业炉在能效提高方面产生重要的影响。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题研究的背景

1.2课题研究的目的及意义

1.3 工业锅炉的国内外研究现状

1.4课题来源及主要研究内容

第2章 炉内燃烧模拟的数学模型

2.1基本控制方程

2.2气相流动模型

2.3气固两相流模型

2.4辐射换热模型

2.5煤粉燃烧数学模型

2.6数值求解方法

2.7本章小结

第3章 数值计算模型的建立及边界条件

3.1锅炉原型概述

3.2物理模型的建立

3.3边界条件

3.4本章小结

第4章 炉内燃烧运行试验及模拟结果验证

4.1试验方式介绍

4.2模拟结果的验证

4.3模拟结果验证误差分析

4.4本章小结

第5章 炉内燃烧特性数值模拟分析

5.1模拟工况的设置及说明

5.2各工况速度场结果及分析

5.3各工况温度场模拟结果及分析

5.4各工况氧含量模拟结果及分析

5.5炉膛出口参数分析

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及专利

致谢