二次风配风对W型火焰锅炉燃烧特性影响的研究

摘要

无烟煤是年代较为久远、煤化程度较高的煤种，它的一个显著特点就是着火温度高、挥发分含量低，在燃烧方面存在着火难、稳燃难和燃烬难的三难问题。W型火焰锅炉是可靠、成熟的炉型，具有良好的低负荷稳燃性能，已得到广泛认可。但目前在役的不少W型火焰锅炉还有诸多问题，普遍存在燃烧不稳定、灰渣可燃物含量偏高、炉内结渣、火焰偏烧、NOx排放过高等问题。本文以某电厂300MW机组采用FW技术的W型火焰锅炉为研究对象，采用现场试验和数值计算相结合的方法就不同配风方式对炉内燃烧的影响进行研究，对指导、优化此类型锅炉的改造及实际运行具有重要意义。
　　 现场试验研究中，采用了冷态和热态两种方法对F风和C风对W型火焰锅炉燃烧的影响。冷态下采用烟花示踪法，对不同F风下倾角度下炉内空气动力场进行研究。热态下研究了F风改造前后炉内燃烧稳定性和C风对燃烧效率的影响。对比了F风下倾改造前后，炉内燃烧稳定性和炉膛出口氧量的变化。在F风下倾基础上开启拱上C风，研究其对燃烧效率的影响。
　　 在试验研究的基础上，本文阐述并归纳总结了锅炉燃烧模拟中涉及到的相关模型，建立了炉内燃烧的几何模型和数学模型，以FLUENT数值软件为平台，对炉内燃烧过程进行了三维数值模拟。研究了切除侧边燃烧器、不同F风下倾角度、不同C风角度和风量对炉内各物理量分布状况的影响，最后得到了流场、温度场及组分场的模拟结果。首先对W型火焰锅炉燃烧基本特性进行分析，其次对不同配风方式下炉内流场及温度分布等情况做了详细的对比研究。肯定了切除燃烧器对炉内燃烧的积极效果，研究了不同F风倾角的燃烧状况，并对C风入射角度与风量的合理配合给予深入分析，得出了一些具有参考价值的数据与结论。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 模化试验及燃烧调整试验研究

1．2．2 数值模拟研究

1．3 本文的研究目的与内容

第二章 电站锅炉炉内燃烧数值计算模型

2．1 炉内燃烧过程涉及的数学模型概述

2．1．1 反应流基本方程

2．2 气相湍流流动模型

2．2．1 湍流运动时均方程组

2．2．2 湍流粘性系数模型

2．3 气固两相流模型

2．4 气相湍流燃烧模型

2．5 颗粒相燃烧模型

2．5．1 挥发分析出模型

2．5．2 焦炭燃烧模型

2．6 辐射换热模型

2．7 本章小结

第三章 研究对象及模拟条件

3．1 锅炉概况

3．1．1 锅炉整体布局

3．1．2 锅炉主要参数

3．1．3 设计煤种

3．1．4 制粉及燃烧系统

3．2 计算区域网格划分及边界条件

3．2．1 网格的划分

3．2．2 边界条件

第四章 燃烧试验结果及分析

4．1 引言

4．2 F风可调下倾后锅炉的燃烧特性

4．2．1 冷态空气动力场试验

4．2．2 热态燃烧调整试验

4．3 拱上C风对燃烧的影响

4．4 下炉膛结渣及调整措施

4．5 本章小结

第五章 数值模拟计算结果与分析

5．1 模拟工况设计

5．2 基础工况模拟结果分析

5．2．1 基础工况温度场及流场特性分析

5．2．2 煤粉颗粒轨迹特性分析

5．2．3 计算结果与实测结果比较

5．3 切除侧边燃烧器对燃烧的影响

5．4 F风下倾对燃烧的影响

5．5 炉膛出口氧量分布特性

5．5．1 F风下倾对氧量的影响

5．5．2 F风非均等分布对氧量的影响

5．6 C风对炉内燃烧的影响

5．6．1 不同C风开度对炉内燃烧的影响

5．6．2 不同C风入射角度对炉内燃烧的影响

5．5．3 C风对炉膛出口氧量的影响

5．7 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢