350MW煤粉高炉煤气混燃锅炉燃烧数值模拟

摘要

高炉煤气作为一种重要的副产煤气，其高效合理的使用对钢铁企业的经济效益和节能环保有着重要的意义。但在实际中高炉煤气低热值、包含较多惰性气、燃烧不稳定的缺点限制了它的应用范围。目前，钢铁企业将高炉煤气和煤粉混合燃烧发电的方法得到了应用。然而，高炉煤气较差的燃烧性能对锅炉内的燃烧产生了很大的影响，基于以上考虑本文通过数值模拟的方法对炉膛内的流场、温度场、各组分进行行了分析。
　　本文首先分析了锅炉掺混0％、20％、30％、40％四种不同高炉煤气量情况时锅炉内的燃烧。经过比较可以看出掺烧高炉煤气对炉膛内部流场、温度场、各成分分布影响很大。其中不掺烧高炉煤气工况截面均温最高值比掺烧高炉煤气各工况最高值高一百度左右，可见掺烧高炉煤气后炉膛内部温度显著降低。此外，分析了炉膛上部流场、温度场，由于锅炉没有相关的消旋措施可以看出在上部依然存在较强的残余旋转，且随着掺烧高炉煤气量的增加，旋转越发的强烈。结合炉膛出口情况综合分析本文认为在掺烧20％高炉煤气时比较合适。
　　此外对电厂1号炉低NOx燃烧器改造进行了模拟，分为两种情况，一种为采用位置较低的焦炉煤气喷口作为燃尽风喷口，另一种采用位置较高的新喷口作为燃尽风喷口，第一种情况虽然采用了空气分级的方法，在喷口区域形成了还原性气氛，但燃尽风送入过早，燃料没有在还原气氛下充分燃烧，导致抑制NOx生成效果不明显。采用第二种方法时很好地抑制NOX了的生成，结合对炉膛出口情况的综合分析得出在燃尽风量为15％～20％时最为合适。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及其意义

1．2 炉内燃烧控制NOx方法

1．2．1 空气分级燃烧技术

1．2．2 燃烧器区域低温火焰技术

1．2．3 燃料分级燃烧技术

1．2．4 低NOx燃烧器技术

1．3 国内外研究现状以及发展趋势

1．4 课题研究内容

第2章 锅炉的数值模拟

2．1 基本守恒方程

2．2 气相湍流流动模型

2．3 气固两相流模型

2．4 气相湍流燃烧模型

2．5 煤的热解及燃烧模型

2．5．1 挥发份析出过程

2．5．2 焦炭表面燃烧模型

2．6 辐射传热模型

2．7 NOx生成模型

2．8 本章小结

第3章 模拟对象

3．1 锅炉的概况

3．2 燃料情况分析

3．3 炉膛的网格划分

3．4 本章小结

第4章 掺烧不同高炉煤气模拟计算

4．1 锅炉内冷态分析

4．2 锅炉温度场分析

4．3 各工况氧浓度分布

4．4 各工况CO浓度分布

4．5 各工况CO2浓度分布

4．6 NOx浓度分布

4．7 炉膛出口分析

4．8 本章小结

第5章 燃烧器改造对炉膛内燃烧影响

5．1 低燃尽风布置工况计算

5．1．1 温度场分析

5．1．2 成分分析

5．2 高燃尽风模拟计算

5．2．1 炉内温度场分析

5．2．2 炉内烟气成分分析

5．2．3 炉膛出口分析

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢