1000MW單爐膛雙切圓鍋爐爐內(nèi)燃燒過程的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著電力需求的增長和對環(huán)保問題的日益重視，具有容量大﹑效率高﹑能耗低﹑可靠性高和環(huán)境污染小等特點，且技術(shù)已相對成熟的超超臨界發(fā)電機組，成為目前我國潔凈煤發(fā)電技術(shù)的必然選擇。鍋爐向超大容量發(fā)展后，單爐膛雙切圓燃燒方式得到發(fā)展，并在國外得到廣泛應(yīng)用，國內(nèi)對這種燃燒方式研究很少，我國引進的首臺1000MW超超臨界鍋爐也采用此種燃燒方式。
　　本文采用計算流體學(xué)軟件PHOENICS，對國內(nèi)首臺1000MW單爐膛雙切圓超超臨界鍋爐爐內(nèi)燃燒過

2、程進行了數(shù)值模擬研究，得出了單爐膛雙切圓燃燒方式下爐內(nèi)流場、溫度場的分布規(guī)律，燃燒器運行參數(shù)對爐內(nèi)燃燒過程以及氮氧化物排放的影響規(guī)律，磨煤機不同投運方式對爐內(nèi)溫度場、熱負荷分布、煙氣成分分布以及氮氧化物排放的影響規(guī)律。此外本文對80％、60%和40%額定負荷的低負荷運行工況進行了數(shù)值模擬研究，對鍋爐的低負荷穩(wěn)燃特性進行了預(yù)測。
　　在爐內(nèi)過程數(shù)值模擬中，氣相湍流流動采用k-ε雙方程模型，氣固兩相流動采用基于IPSA算法的雙流體模型

3、，輻射傳熱采用六通量熱流法，水份蒸發(fā)采用擴散模型，揮發(fā)分析出采用單步反應(yīng)模型，揮發(fā)分燃燒采用EBU-Arrhenius模型，焦炭燃燒采用擴散－動力模型。在NO的數(shù)值模擬中，將NO生成的數(shù)值模擬作為爐內(nèi)過程數(shù)值模擬的后處理過程，采用擴展的Zeldovich機理描述熱力型NO的生成，采用De’Soete提出的HCN衰減總體反應(yīng)機理描述燃料型NO的生成，考慮了焦炭對NO的還原作用，忽略快速型NO的生成。采用有限差分法來離散微分方程，對控制方程

4、的求解采用SIMPLEST算法，在直角坐標系下的非均勻交錯網(wǎng)格系統(tǒng)中求解。
　　本文的研究表明，采用合適的數(shù)學(xué)模型和計算方法，進行燃煤鍋爐爐內(nèi)過程的數(shù)值模擬是可行的，對爐膛內(nèi)溫度場和各種組分濃度場的分布特性的模擬是合理的，反映了實際的爐內(nèi)流動、傳熱、燃燒和NO生成過程。本文的研究結(jié)果，對超超臨界燃煤發(fā)電引進技術(shù)的消化、吸收和進一步的自主研發(fā)具有重要的現(xiàn)實意義。本研究是國家863計劃課題“超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)”的一部分，已通過課題驗