燃用低揮發(fā)分煤中心給粉旋流燃燒技術(shù)研究.pdf

1、國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：TK224學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：621.18密級(jí)：公開工學(xué)博士學(xué)位論文工學(xué)博士學(xué)位論文燃用低揮發(fā)分煤中心給粉旋流燃燒技術(shù)研究博士研究生：李松導(dǎo)師：李爭(zhēng)起教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：熱能工程所在單位：能源科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2016年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)摘要I摘要我國(guó)的大氣污染為典型的煤煙型污染。采用旋流燃燒器的鍋爐在燃用低揮發(fā)分煤時(shí)，NOx排放較高。采用燃盡風(fēng)技術(shù)降低NOx排放來滿足環(huán)保要求

2、時(shí)，難以形成中心回流區(qū)，使低揮發(fā)分煤的著火和穩(wěn)燃變差，并導(dǎo)致水冷壁結(jié)渣及高溫腐蝕、鍋爐效率下降等問題。針對(duì)上述問題，本文利用IFA300二維恒溫式熱線（熱膜）風(fēng)速儀和溫度示蹤裝置進(jìn)行了冷態(tài)單相模化試驗(yàn)，利用Fluent軟件對(duì)爐內(nèi)燃燒和NOx生成特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，開發(fā)出了深度分級(jí)條件下適用于燃用低揮發(fā)分煤的中心給粉旋流燃燒技術(shù)及參數(shù)，并將研究成果應(yīng)用于5臺(tái)燃用低揮發(fā)分煤的300MW鍋爐，通過工業(yè)冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)和工業(yè)熱態(tài)試驗(yàn)，研究了燃燒器

3、出口中心回流區(qū)及射流邊界、爐內(nèi)的燃燒和NOx生成特性。通過冷態(tài)單相?；囼?yàn)，針對(duì)燃用低揮發(fā)分煤中心給粉燃燒器，對(duì)內(nèi)二次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度和內(nèi)二次風(fēng)旋流強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化，得出了能形成中心回流區(qū)的燃燒器運(yùn)行及結(jié)構(gòu)參數(shù)，緊靠其出口區(qū)域均能形成一個(gè)穩(wěn)定的、沿燃燒器軸線基本對(duì)稱的“心”型回流區(qū)，起始點(diǎn)均與外二次風(fēng)出口存在一定距離。在不同燃盡風(fēng)量、內(nèi)外二次風(fēng)率比及內(nèi)外二次風(fēng)葉片角度下，回流區(qū)的最大長(zhǎng)度介于燃燒器模型外二次風(fēng)擴(kuò)口直徑的1.7~2.1倍之間，最大直

4、徑介于外二次風(fēng)擴(kuò)口直徑的0.8~1.0倍之間，射流擴(kuò)展角介于64~93之間。在300MW鍋爐上冷態(tài)動(dòng)力場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)表明：在不同燃盡風(fēng)量及外二次風(fēng)葉片角度下，回流區(qū)的最大長(zhǎng)度介于外二次風(fēng)擴(kuò)口直徑的1.4~1.9倍之間，最大直徑介于外二次風(fēng)擴(kuò)口直徑的0.8~1.4倍之間，射流擴(kuò)展角介于67~96之間，可保證低揮發(fā)分煤的及時(shí)著火和穩(wěn)定燃燒。通過實(shí)驗(yàn)室單相?；囼?yàn)可知：隨燃盡風(fēng)量、內(nèi)外二次風(fēng)率比和外二次風(fēng)葉片角度增大，或內(nèi)二次風(fēng)葉片角度減小，均使

5、得相應(yīng)的旋流數(shù)降低，回流區(qū)尺寸減小，軸向、徑向及切向速度峰值和相對(duì)回流率均呈減小趨勢(shì)，最大相對(duì)回流率介于1.3~3.6之間。一、二次風(fēng)氣流的混合程度減弱，一次風(fēng)濃度呈增加趨勢(shì)，而最大混合速度呈減小的趨勢(shì)，在沿射流方向的測(cè)量截面上，軸向最大混合速度介于0.7~1.4之間。通過對(duì)某燃用無煙煤和貧煤混煤的300MW鍋爐進(jìn)行熱態(tài)模擬，給出了鍋爐負(fù)荷、燃盡風(fēng)率及爐膛出口氧量對(duì)爐內(nèi)燃燒和NOx生成特性的影響。模擬結(jié)果與工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果吻合情況較好。采用