300MW四角切圆锅炉低氮燃烧改造数值模拟

摘要

煤炭是我国最主要的一次能源，然而煤的燃烧对环境造成了极大的破坏，燃烧过程中产生的粉尘、硫氧化物和氮氧化物是我国大气污染主要来源。电站锅炉燃煤占我国总煤炭消耗的一半以上，为此，电站锅炉清洁高效燃烧就成为我国节能减排工作的重中之重。我国在“十五”期间基本解决了电站锅炉煤粉低负荷稳定燃烧问题；“十一五”期间集中解决烟气脱硫、点火启动节油问题；“十二五”期间将重点解决氮氧化物排放问题。目前已经有很多种电站锅炉降低NOx排放的技术，包括低NOx燃烧技术和催化还原脱硝技术等。从综合改造费用、脱硝效率和后期运行维护费用对比可以看出低NOx燃烧技术在控制NOx方面的优势，是电厂锅炉脱硝应该初步采用的措施。本文就是在这样的背景下，以某电厂300MW四角切圆贫煤锅炉为研究对象，运用Fluent数值计算软件对低氮燃烧改造前后炉内的流动、传热和燃烧进行预测，以期对电厂实际改造及改造后运行提供指导。
　　首先，简单介绍了国内外低氮燃烧技术的发展，分析比较得出针对本台锅炉改造可能的方案。其次，介绍数值计算方法在本文改造应用中所用到的数学模型。然后，运用Fluent软件对锅炉改造前和和改造后100％负荷、80%负荷和60%负荷工况进行数值模拟计算，研究炉内流场、温度场和组分场的分布变化，验证改造方案的可行性，并通过初步验收试验结果与计算结果对比分析。研究结果表明：数值计算结果与初步性能试验结果基本吻合。低NOx燃烧改造后，锅炉燃烧效率偏低、飞灰含碳量偏高及NOx排放浓度高均得到极大改善。同时，改造后容易产生的过热汽温不稳和减温水量增加等负面影响不明显。最后，对改造后锅炉300MW负荷下不同运行工况进行数值计算，计算结果表明，不同磨煤机组合运行时，锅炉均能实现稳定运行，缩腰型配风方式是锅炉改造后运行较优的配风方式，过量空气系数为1.2，SOFA风率为18%时，锅炉运行较好。

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第1章 绪 论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究动态

1.3课题研究内容

第2章 数值模拟数学模型

2.1 基本守恒方程

2.2 湍流流动数学模型

2.3 气固两相流动数学模型

2.4 煤粉颗粒燃烧模型

2.5 辐射传热模型

2.6 NOx生成模型

2.7 本章小结

第3章 低NOx改造方案和数值计算模型选择

3.1 改造对象

3.2 锅炉设计参数和燃煤特性

3.3锅炉计算区域的选择

3.4 网格划分和边界条件的设定

3.5 锅炉低氮燃烧改造方案

3.6本章小结

第4章 改造前后不同负荷下数值模拟结果分析

4.1 300MW负荷下改造前后模拟结果分析

4.2 240MW和180MW负荷改造前后模拟结果分析

4.3初步性能试验结果与计算结果对比分析

4.4本章小结

第5章 改造后300MW负荷不同运行工况数值模拟

5.1 不同制粉系统组合模拟结果分析

5.2 不同过量空气系数模拟结果分析

5.3 不同二次风配风方式模拟结果分析

5.4 不同SOFA风率模拟结果分析

5.5本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢