燃煤锅炉排放气体中有害污染物的模拟研究

摘要

燃煤电厂近年来大容量、高参数方向快速发展，并且在生产制造方面已接近国际先进水平。但其能耗甚高、污染也相对较重。随着愈加严格的排污标准的的公布实施，大部分锅炉必须进行大幅改造才能达到标准。因此，通过优化锅炉的燃烧条件，同时在减少排放的基础上保证燃烧效率，具有非常重要的意义。
　　本文以型号XD-240/9.8-M(Q)型CFB锅炉为研究对象，使用FLUENT6.3建立了CFB锅炉内煤粉燃烧模型并对模型进行了离散化后进行了模拟计算，模拟中对于气相湍流流动使用的是双方程模型，气相（挥发分）析出使用的是双方程竞争模型，对于气相（挥发分）燃烧使用的是湍流非预混燃烧模型，焦炭燃烧使用的是动力学/扩散控制反应速率模型，锅炉内部辐射使用的是P-1模型，描述颗粒运动使用的是随机颗粒轨道模型。
　　通过对CFB锅炉的数值模拟得到了锅炉内部温度场、速度场、主要组分浓度场等的分布情况，并通过与实际工况中运行参数的对比验证了模型的合理性。当一次风速为3m/s,二次风速为60 m/s时CFB锅炉内部的燃烧效果比较好，出口O2浓度为2.64％，出口污染物含量较少:NO、CO2的含量分别为1142 mg/m3、3210 mg/m3。
　　通过对数值模拟结果的分析后得到了污染物的生成机理及燃烧室性能参数对排放气体中污染物浓度的影响。分析结论可用于锅炉炉膛的设计优化、锅炉的设备改造等过程中，并对实际生产中煤粉燃烧后烟气的后续净化措施的设计有一定的指导意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 项目背景和研究意义

1．2 国内外CFB锅炉的发展概况

1．2．1 国外CFB锅炉的发展概况

1．2．2 国内CFB锅炉的发展概况

1．3 数值模拟发展概况

1．3．1 国外数值模拟发展概况

1．3．2 国内数值模拟发展概况

1．3．3 FLUENT软件简介

1．4 论文研究的意义

1．5 论文研究的内容

1．6 本章小结

第二章 煤粉燃烧过程常用的数学模型及选用

2．1 基本控制方程

2．2 气相湍流模型的选择

2．2．1 气相湍流流动模型概述

2．2．2 双方程模型

2．3 气相(挥发分)燃烧模型的选择

2．3．1 挥发分析出模型

2．3．2 湍流非预混燃烧模型

2．3．3 湍流化学反应的PDF模型

2．4 焦炭燃烧模型的选择

2．5 辐射模型的选择

2．5．1 辐射模型概述

2．5．2 P-1辐射模型

2．6 离散相与连续相的耦合

2．6．1 随机颗粒轨道模型

2．6．2 传热及传质的计算

2．6．3 两相间的耦合

2．7 本章小结

第三章 CFB锅炉内煤粉燃烧的影响因素

3．1 CFB锅炉概述

3．2 锅炉的整体布置

3．3 CFB锅炉燃烧的影响因素

3．4 CFB锅炉污染物排放的影响因素

3．5 本章小结

第四章 CFB锅炉的燃烧过程模拟

4．1 模型建立及网格划分

4．2 模拟计算流程

4．2．1 求解过程

4．2．2 计算模型的选择

4．2．3 边界条件的定义

4．3 模拟结果分析

4．3．1 温度场分析

4．3．2 速度场分析

4．3．3 组分浓度场分析

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

个人简历及论文发表情况