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《浙江大学》 2005年
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超细煤粉再燃机理及改造方案的数值模拟研究

潘维  
【摘要】:我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,煤炭在一次能源结构中的主导地 位,决定了电力生产中以煤电为主的格局。燃煤过程中释放出各种污染物,其中 氮氧化物(NO_x)是造成环境污染的主要物质之一。本论文结合国家863课题“超 细煤粉再燃降低氮氧化物排放”,针对我国大量采用中间储仓式热风送粉系统的 四角切圆燃烧锅炉,采用试验、反应动力学模型计算、数值模拟和现场试验相结 合的方法,研究超细煤粉再燃机理,设计出适合我国国情具有自主知识产权的细 粉再燃技术改造方案。 本课题再燃燃料为大同烟煤,在再燃条件下,其煤焦对NO_x的异相还原效 率很小,挥发份对NO_x的均相还原对整个再燃效率具有决定性的影响。本论文 利用完备的基元反应模型研究挥发份及其主要碳氢成分对NO的再燃特性,考察 烟气中的CO和挥发份中的含氮组分(HCN和NH_3)对还原效率的影响。对挥 发份中主要碳氢组分和NO的还原反应系统进行敏感性分析,得到与NO生成和 消减密切相关的基元反应,分析这些提炼出的基元反应并整理归纳成两种反应类 型:碳氢物质转化反应和含氮物质转化反应。以“树”图的形式显示这些反应的 内在联系,清晰地揭示了挥发份还原NO的本质特征。 超细煤粉再燃技术实施的前提是有足够的细粉作为再燃燃料。通常三次风中 携带有一定量的超细煤粉,但是含粉量较低(10~15%),不能满足再燃燃料量 的要求。本论文创行性地提出了直接从细粉分离器底部抽气以获取细粉的方案并 在大型多相流试验台上进行了试验。虽然抽风量足够大时可获得足够量的煤粉, 但是通过粒度分析却发现抽取的煤粉粒径过于粗大。为此,对下抽气方案的设计 方案进行了改进,开发了圆形撞击式分离设备,放置于细粉分离器底部圆锥筒内 对煤粉进行二次分离。改进后,抽取的煤粉完全能满足再燃煤粉“量”和“粒度” 的要求,巧妙解决了再燃技术中细粉的来源和收集问题。 网格是数值计算的基础。本论文针对四角切圆燃烧锅炉横界面,利用网格处 理器(Gambit)生成三种典型的非结构网格体系,一种三角形网格和两种四边形 网格。这两种四边形网格,一是网格线与炉壁平行的Map网格,一是以四个燃 烧器喷口为中心呈辐射状的Paving网格。定量比较了三种网格的网格点数量, 网格单元的正交性和光滑性。编程计算了四角切向流动气流进入Map和Paving 网格时,射流轨迹所经历的每个网格点上的网格大小,网格线与气流速度方向夹 角以及伪扩散大小。翔实的计算结果表明:Paving网格能有效抑制气流在燃烧 器出口附近的伪扩散,保证了四角切圆流动模拟计算的收敛性,适合求解四角切 圆流动问题。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TK227.1

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【引证文献】
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【共引文献】
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【二级引证文献】
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7 王圣;朱法华;;我国燃煤电厂氮氧化物控制技术与对策[A];中国环境保护优秀论文精选[C];2006年
8 王仲鹏;张志翔;张海蓉;陈铭夏;上官文峰;;Cu取代对类水滑石同时催化去除PM和NOx性能的影响[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集(上)[C];2007年
9 杨帅;应启戛;张振东;姚喜贵;帕丽达;程道来;;柴油机EGR系统电控单元的设计与应用[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
10 侯建鹏;徐国胜;赵瑞琴;何健;;固定源氮氧化物脱除技术的研究与应用[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集(下卷)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 杜悦英;狙击氮氧化物[N];中国经济时报;2009年
2 本报记者 李禾;空气达标却不见蓝天谁是祸首?[N];科技日报;2009年
3 本报记者 刘晓星;氮氧化物将进一步得到控制[N];中国环境报;2009年
4 本报记者 武卫政;要想空气更好扩展减排指标[N];人民日报;2010年
5 记者 杨君;氮氧化物成为“十二五”减排硬指标[N];东营日报;2011年
6 记者 林琳 通讯员 李静;我省需削减氨氮9.8% 氮氧化物9.9%[N];陕西日报;2011年
7 环境保护部环境保护对外合作中心 温源远 程天金;瑞典氮氧化物减排有何高招?[N];中国环境报;2011年
8 本报见习记者 丁士能 记者 文雯;氮氧化物控制标准怎样制定?[N];中国环境报;2009年
9 记者 李平;“十二五”采取四大措施减排氮氧化物[N];中国矿业报;2011年
10 本报记者 桂运安;机动车何时斩去“黑尾巴”?[N];安徽日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 潘维;超细煤粉再燃机理及改造方案的数值模拟研究[D];浙江大学;2005年
2 刘茂省;煤粉空气分级和再燃技术机理、应用和模型研究[D];浙江大学;2009年
3 任晓莉;常压湿法治理化学工业中氮氧化物废气的研究[D];天津大学;2006年
4 李哲;贫燃条件下Fe-Mo/ZSM-5催化剂上氮氧化物的选择性催化还原研究[D];太原理工大学;2006年
5 严淑贤;紫外线照射对真皮结构和代谢的影响及氮氧化物Tempol保护作用的研究[D];复旦大学;2005年
6 刘美英;钽基氮氧化物上可见光光催化分解水制氢研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2006年
7 侯祥松;循环流化床锅炉NO和N_2O脱除的实验研究[D];清华大学;2007年
8 姚佳岩;汽油机NO_x减排机理及Sr催化剂的研究[D];东北林业大学;2008年
9 栾积毅;生物质再燃过程的试验研究及数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2009年
10 金晶;超细煤粉分级燃烧NO_x还原过程的研究[D];上海理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨超;活性炭治理烟气中氮氧化物的研究[D];湘潭大学;2006年
2 刘月生;氨法脱硫监测系统的设计及脱硝问题的研究[D];华北电力大学(北京);2006年
3 于姗姗;Ce-HY与MoO_3/HZSM-5催化剂上乙炔选择催化还原NO_x的研究[D];大连理工大学;2006年
4 王崇;锆基催化剂上乙炔选择催化还原NO_x研究[D];大连理工大学;2006年
5 冀宏;去除氮氧化物复合吸附剂的研究[D];北京工业大学;2007年
6 高彦杰;低温选择性催化还原脱硝催化剂的制备及性能研究[D];南京理工大学;2009年
7 毛宇杰;钒钛系SCR催化剂的制备工艺及脱硝性能的实验研究[D];南京理工大学;2008年
8 郭瑞莉;活性半焦用于烟气脱硫脱硝的研究[D];中国海洋大学;2009年
9 程琪;等离子体辅助选择性催化还原氮氧化物的试验研究[D];上海交通大学;2010年
10 王艳玲;NO直接分解Cu-ZSM-5/CaH_2复合催化剂的研究[D];辽宁师范大学;2005年
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