58MW煤粉炉空气分级燃烧数值模拟研究

作     者：高文学 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕薇

授予年度：2019年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：煤粉锅炉 脱硝 空气分级燃烧技术 能源 

摘      要：煤炭资源的形成需要一个很漫长的过程,地球上的煤炭能源储备量也有一定额度。最近两百年人类科技的飞速发展,对能源的大量开采与消耗已经致使全球处于能源危机中。而且煤炭在炉内燃烧又总是会伴随着污染物的产生。煤炭的消耗主要是在电站锅炉与工业锅炉中,氮氧化物就是其燃烧产物中污染物的一种。近几年国家对于锅炉NO排放较为重视,所以燃煤锅炉NO排放问题急需解决。本文对某热力公司的煤粉锅炉进行了NO模拟,并对其采用空气分级燃烧技术,研究其脱硝情况。本文研究某热力公司58MW煤粉炉,对其按原尺寸进行三维物理模型建立以及网格划分,选取合适的数学模型和计算方法,对边界条件进行假设与定义并简化模型。最后利用Fluent软件对其燃烧进行数值模拟。在相同负荷及参数下对该热力公司锅炉上的实验测点进行温度测量,将得到的实验数据处理完成后与对应点上的模拟值进行对照比较。结果得出,实验数据值与模拟值误差在14%以内(20%),且趋势大致相同,验证了整个数值模拟模型及模拟方法的正确性。然后得出炉内NO分布情况。对该锅炉模型采用空气分级燃烧,在保证炉膛出口过量空气系数为1.2的前提下,分别选取主燃区过量空气系数为0.75、0.8、0.85、0.9,研究这4种不同主燃区过量空气系数下炉膛出口的NO浓度,得出这4种工况下的脱硝情况。经过综合考虑认为主燃区过量空气系数为0.8时脱硝效果较为理想,炉膛出口NO平均浓度由原始工况下的389.3mg/m降低到271.58mg/m。脱硝效果较好。本文所研究的内容和所得出的结论对于该炉型脱硝提供了理论数据支持,在采用空气分级燃烧脱硝技术时主燃区过量空气系数可以选取在0.8左右。同时空气分级燃烧脱硝技术还可以与其他脱硝方式结合,达到更为理想的脱硝状态,所以本文所得出的结果对于采用空气分级与其他脱硝技术相结合的脱硝方法提供了一些理论帮助。