基于Fluent的2035t/h超超临界锅炉燃烧过程的数值模拟研究

摘要

我国电站锅炉以燃煤锅炉为主，但煤炭资源分布很不均，使用成本高，导致大部分电站锅炉不得不燃用低品质煤，给锅炉的安全稳定运行造成了极大影响。因此，燃用不同煤质特性的煤成为影响锅炉燃烧过程的主要因素。本课题在煤粉常规实验分析的基础上，采用数值模拟的方法，研究煤质特性对某电厂2035t/h超超临界四角切圆锅炉燃烧过程的影响，这对提高燃煤效率、实现锅炉优化运行具有非常重要的意义。
　　本文简要地介绍了四角切圆锅炉的结构特点以及实际运行当中面临选取煤种等诸多的问题，然后详细介绍了煤粉燃烧数值模拟所需的数学物理模型以及理论依据，接着对电站锅炉炉内燃烧过程进行数值模拟方面的研究，进一步改进和完善了燃烧数值模型，最后重点介绍了模拟2035t/h超超临界四角切圆锅炉炉内燃烧状况的具体情况，用Fluent软件中的前处理软件Gambit对炉膛模型进行了网格划分，并根据电厂给定参数设定了边界条件，选择了合适的数学物理模型，经过模拟计算得到了在满负荷工况下炉膛内的温度场、速度场、烟气组份场以及煤粉颗粒的运行轨迹图等。对模拟得到的结果进行了详细的分析，得到了超超临界四角切圆锅炉内部气流的流动以及温度分布的特点。并进一步分析得出计算煤种2温度最高，因为计算煤种1中水分含量最高，碳含量较少，低位发热量最低，而计算煤种2的水分含量最少，挥发分含量较高，比较容易着火，并且低位发热量也较高，所以综合各个煤质参数可知，燃烧计算煤种2时，锅炉可利用的热量最多，但相对于设计煤种来说，它的出口烟气温度比较高，热损失较大。其中计算煤种1和计算煤种2分别是烟煤与贫瘦煤配比为8∶2和6∶4的混煤。
　　通过与电厂实际运行数据相比较，验证了模拟结果的准确性，证明了本课题计算方法的可行性，对该电厂燃煤的选取和锅炉的优化运行具有指导意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．1．1 课题背景

1．1．2 研究意义

1．2 研究现状

1．3 主要研究内容

第二章 煤粉炉内燃烧的数值计算模型

2．1 引言

2．2 守恒方程组

2．3 气相湍流模型

2．4 气固两相流模型

2．5 挥发份析出模型

2．6 气相燃烧模型

2．7 固相燃烧模型

2．8 辐射模型

2．9 本章小结

第三章 2035t／h四角切圆锅炉数值模拟

3．1 锅炉概况

3．1．1 锅炉设计参数

3．2 燃烧系统

3．2．1 燃烧器设计参数

3．3 锅炉设计煤种

3．4 锅炉炉膛的网格划分及边界条件

3．4．1 炉膛计算域及网格划分

3．4．2 边界条件

3．4．3 壁面边界条件

3．5 计算煤种

3．6 本章小结

第四章 模拟结果及分析

4．1 速度场

4．2 温度场

4．3 煤粉颗粒运动轨迹分析

4．4 氧量场

4．5 CO浓度

4．6 结果验证

4．7 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 工作展望

参考文献

致谢