链条炉低氮燃烧特性数值模拟研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zslovechl
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随着我国城市工业化进程的深入,我国对分布式能源储备装置的需求量在逐年增加。燃煤工业锅炉以其成本低、适用范围广的优点,使用量逐年增长。然而,燃煤所带来的环境问题,日益影响着人们的日常生活,而就目前我国的能源结构来看,在很长的一段时间内,煤炭依然是我国的主要能源形式,因此控制生活环境内的污染物排放显得至关重要。链条炉是燃煤工业锅炉中应用最为广泛的炉型之一,由于其燃烧过程及机理比较复杂,影响因素也没有得到明确的表述,因此目前对于链条炉氮氧化物的生成规律及其排控措施都值得深入探索。本文利用GAMBIT前处理软件对本文以一台14MW的热水链条锅炉为模拟对象,通过对模拟对象的几何结构进行适当的简化,对简化后的物理模型的边界条件进行合理的设定,完成数值模拟研究前期处理工作。本文利用FLUENT模拟软件,通过对链条炉的燃烧过程及氮氧化物产出过程的模拟,探究配风方式、炉膛结构参数、燃尽风布置方式等对链条炉炉内燃烧特性及氮氧化物产生过程的影响。首先,在数值模拟过程中,对不同网格精度下的模拟数据进行对比,在完成网格的无关性分析之后,运用模拟实验结果和锅炉正常运行的数据,及先人对同样炉型锅炉数值模拟产生的数据进行对比分析,对数值模拟过程中所选取的数学模型、燃烧模型、流动模型、物理模型及边界条件的合理性进行验证。其次,通过改变炉拱结构来探究结构参数的影响;通过调节炉膛下部一次风入口各个风室的风量比例来探究配风方式的影响;通过改变燃尽风的结构方式、燃尽风温度、燃尽风风量来探究燃尽风布置方式的影响。最后,总结以上分析所得的数据,分析数据产生的规律,得出如下结论:FLUENT模拟软件能够对链条炉内燃烧过程、氮氧化物产出过程进行较好的模拟;配风方式的差异会导致床层燃烧的各个区段发生变化、影响挥发分N和焦炭N的生成及转化过程,其中推迟配风能够大幅度降低氮氧化物的排放量;炉拱的结构变化影响炉膛内部高温烟气的流动与拱区烟气的混合,对燃料的引燃和燃尽过程造成影响,从而影响氮氧化物最终的排放量;燃尽风的布置方式、风温及风量对燃料的燃尽和氮氧化物的排放会有不同程度的影响。
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