褐煤热解气与煤粉混烧特性研究及燃烧过程数值模拟

摘要

近年来，化石能源的需求越来越高，但是剩余的储量却越来越少。在我国，褐煤约占全国煤炭总量的13％，对褐煤的利用也在日益发展，其中具有重要利用价值的是褐煤热解提质技术，产品多用于化工原料、燃料气，半焦产品多用作还原剂或无烟燃料，褐煤的热解技术对褐煤的提质和综合利用有重要意义。在褐煤提质过程中产生的褐煤热解气属于低热值气体范畴，如果将这些低热值气体利用起来，则能够大大优化企业的能源结构，降低生产成本和污染物排放，创造出更多的经济效益和社会效益。
　　本文采用CFD流体力学软件对某公司35MW煤粉和热解气混烧炉燃烧过程进行数值模拟。首先分析了褐煤热解气的燃烧特性，论述了煤粉和褐煤热解气混烧的意义和必要性。其次通过模拟全燃煤粉炉的燃烧状况为混烧炉进行掺烧做铺垫，减少煤粉和热解气的流场互相影响；通过正交试验法对煤粉和褐煤热解气的混烧炉进行最优工况探索，通过对比褐煤热解气燃烧效率、出口炉膛温度、出口氧含量等获得最优混烧条件；最后在得出最优工况下进行数值模拟，验证所选模型工况的准确性。
　　通过这些工作，能够更加直观地展示煤粉和热解气混烧炉的燃烧过程，有利于进一步发展褐煤提质技术和完善气固两相燃料的数值模拟理论。同时，也为工程实践提供了一定的指导作用。

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1 绪论

1.1国内能源现状

1.2国内外褐煤现状

1.3国内外低热值气体研究现状

1.4课题研究来源

1.5课题研究内容及意义

2 褐煤单烧CFD模拟研究

2.1计算流体力学软件模拟煤粉燃烧机理

2.2几何模型的建立

2.3褐煤燃烧模拟结果及分析

2.4本章小结

3 实验模拟方法及结论

3.1正交试验法

3.2气固两相流数值模拟方法

3.3 本章小结

4 混烧数值模拟研究

4.1判断热解气是否燃烧方法

4.2混烧几何模型简介

4.3模拟实验过程

4.4混烧小结

5 全文总结

5.1结论与创新

5.2展望

致谢

参考文献

附表1 理想气体比定压热容温度 ℃