燃料分级低NOx燃烧技术数值研究

摘要

燃煤锅炉是电力行业应用最为广泛的动力设备，在人类生产和生活中具有广泛而重要的应用。燃煤锅炉的氮氧化物排放危害很大，成了电力行业急待解决的环境问题。 目前，对于降低锅炉的氮氧化物排放的研究仅限于一些小规模的简化实验，主要依靠锅炉运行过程中长期积累的经验。对于彻底解决燃煤锅炉的氮氧化物排放问题还存在着较大的局限性。 燃料分级燃烧技术是有效的低NOx燃烧技术，本文研究其两种方式：细粉再燃和新三区燃烧技术。细粉再燃是国内外应用较为广泛的炉内燃料分级燃烧低NOx技术，但是目前都只是做一些小的模型实验，以模型实验资料指导实体锅炉的燃烧调整，限制了该项技术的发展；新三区燃烧技术是通过对目前各种低NOx燃烧技术研究和分析提出的一种新的炉内燃料分级燃烧低NOx燃烧技术。 随着计算机技术的不断发展，对于锅炉燃烧问题的数值模拟已经可以成为燃烧理论应用研究的重要手段。本文主要应用FLUENT计算软件，对锅炉炉内的湍流流动、传热、燃烧和污染物生成进行总体的数值模拟，研究细粉再燃和新三区等燃烧方式对锅炉氮氧化排放量的影响。工作主要包括研究细粉再燃中再燃燃料量对NOx排放影响；再燃燃料粒径大小对NOx排放影响；新三区各空气过量系数工况模拟；新三区煤种挥发分对NOx排放影响。 研究发现，细粉再燃中，再燃燃料量和粒径颗粒大小对NOx排放影响明显；细粉再燃可以降低45﹪左右的NOx排放量；对于高挥发分煤种，新三区燃烧方式可以降低60﹪左右的NOx排放量，效果显著。

目录

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第一章绪论

§1.1课题背景及研究意义

§1.2课题的提出及主要内容

第二章煤粉炉氮氧化物生成机理及减排技术

§2.1煤粉炉氮氧化物的生成途径

§2.2氮氧化物的生成机理和控制原理

§2.3常规的煤粉炉氮氧化物减排技术

第三章燃煤锅炉数值模拟方法及建模

§3.1数学模型和控制方程

§3.1.1气相流动模型

§3.1.2固体颗粒的运动模型

§3.1.3燃烧模型

§3.1.4传热模型

§3.1.5氮氧化物生成模型

§3.2数值计算的方法

§3.3模型的构建

§3.4模型的边界条件

第四章细粉再燃低NOx燃烧技术的数值研究

§4.1对原始工况的模拟结果

§4.2细粉再燃低NOx燃烧技术的数值模拟

§4.2.1再燃燃料量对细粉再燃低NOx燃烧的影响

§4.2.2再燃燃料粒径大小对细粉再燃低NOx燃烧的影响

第五章新三区低NOx燃烧技术的数值研究

§5.1新三区低NOx燃烧技术原理

§5.2新三区低NOx燃烧技术的数值模拟

§5.2.1新三区燃烧各空气过量系数工况的数值模拟

§5.2.2高挥发分煤种新三区燃烧方式的数值模拟

§5.3新三区燃烧技术与其它低NOx燃烧技术的异同

第六章分析与总结

致谢

参考文献