300MW高炉煤气煤粉混燃锅炉NO_x特性数值模拟及研究

【摘要】：由于煤炭资源日益匮乏，褐煤资源得不到合理利用，炼钢得到的副产品高炉煤气得不到合理利用，燃煤产生大量的污染性气体等引起一系列问题。本文以300MW高炉煤气煤粉混燃锅炉为研究对象，进行了降低氮氧化物排放的数值模拟，在掺烧20%高炉煤气的情况下分别模拟了燃尽风配比、运行工况、过量空气系数等因素对炉膛内CO浓度分布及NO浓度分布的影响规律。研究表明：燃尽风配比增加，燃烧器附近的CO浓度峰值增加且炉膛内部的NO浓度整体降低；运行工况的改变，炉膛内部的CO浓度的峰值下降，同时NO浓度呈整体下降趋势；随着过量空气系数增加，燃烧器上部的CO浓度均有所下降，而NO浓度逐渐上升。 随后又利用FLUENT软件在满负荷同时掺烧20%高炉煤气的情况下进行了褐煤完全替换烟煤的模拟实验，炉内温度显著降低而炉膛出口烟温明显升高，会影响到锅炉运行的安全性；完全替换方案行不通，然后考虑同样工况下又进行了部分褐煤掺烧实验，掺烧褐煤比例为20%、40%、60%，分别对温度场烟气组分进行对比，发现部分掺烧褐煤后，随着褐煤的掺混比升高，温度场逐渐下降，炉膛出口烟温上升而CO变化不大。针对选定的褐煤掺混比例，然后又进行了不同比例高炉煤气的模拟实验，发现随着高炉煤气掺混比的增加能明显降低炉膛最高温度且提高炉膛出口温度，但CO的峰值逐渐下降，NO浓度有所下降。同时，对不同高炉煤气掺混下的经济性进行了分析。 【关键词】：高炉煤气 褐煤 掺烧 经济性 NO_x
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TF536
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状以及发展趋势10-11
• 1.3 课题的提出以及主要研究内容11-13
• 第2章 锅炉的数值模拟模型13-21
• 2.1 基本守恒方程13-14
• 2.2 湍流流动模型14
• 2.3 气固两相流模型14-15
• 2.4 煤粉燃烧模型15-18
• 2.4.1 挥发分析出模型15-16
• 2.4.2 挥发分燃烧模型16-17
• 2.4.3 焦炭燃烧模型17-18
• 2.5 辐射换热模型18-20
• 2.5.1 目前的辐射模型18-19
• 2.5.2 P-1 模型概述以及原理19-20
• 2.6 本章小结20-21
• 第3章 模拟对象21-26
• 3.1 锅炉的概况21-22
• 3.2 燃料特性分析22-23
• 3.3 炉膛网格划分23-25
• 3.4 本章小结25-26
• 第4章 高炉煤气/煤粉混燃炉 NO_x数值模拟26-47
• 4.1 NO_x生成模型26-29
• 4.1.1 热力型 NO_x生成机理26-27
• 4.1.2 快速型 NO_x生成机理27-28
• 4.1.3 燃料型 NO_x生成机28-29
• 4.2 计算模型和边界条件29-32
• 4.3 NO_x的优化模拟32-46
• 4.3.1 燃尽风对 NO_x的影响32-37
• 4.3.2 负荷对 NO_x的影响37-41
• 4.3.3 过量空气系数对 NO_x的影响41-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第5章 高炉煤气/煤粉混燃炉掺烧褐煤数值模拟47-68
• 5.1 模拟工况47-48
• 5.2 炉内速度场分布特性48-49
• 5.3 炉内温度场分布特性49-67
• 5.3.1 掺烧不同比例褐煤的温度场49-51
• 5.3.2 烟气组分分析51-56
• 5.3.3 掺烧不同比例高炉煤气的温度场56-57
• 5.3.4 烟气组分分析57-63
• 5.3.5 锅炉效率与经济性分析63-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第6章 结论与展望68-70
• 6.1 主要研究成果68-69
• 6.2 工作展望69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文以及其他成果73-74
• 致谢74

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