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《重庆大学》 2010年
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1900t/h锅炉燃烧及NO_x生成过程的数值模拟

李朋  
【摘要】: 氮氧化物(NO_x)作为一种最重要的污染排放物,通过燃煤产生的比例达到了67%。为了降低污染物的排放和提高锅炉热效率,通过优化运行使煤得到高效、清洁利用显得至关重要。控制NO_x的排放量已经成为电力工业发展所面临的一大重要课题。因此,研究煤燃烧过程中NO_x的形成机理及其控制方法,对促进国民经济发展和改善生态环境具有重要的现实意义。 本文以某1900t/h四角切圆煤粉锅炉为研究对象,对炉膛内煤粉的流动、燃烧及NO_x的生成过程进行了数值模拟。根据炉膛的结构和流动特点,将整个炉膛划分为燃烧器区域、燃烧器上部区域、燃烧器下部区域、炉膛拐角区域和水平烟道区域共五个计算区域块。在燃烧器区域块中,燃料及产物的速度及温度变化非常剧烈,所以该部分区域的网格划分比较密;燃烧器下部区域及水平烟道区域的网格逐渐变稀;拐角处由于速度方向的急剧变化,网格也较密。在燃烧器区域处使网格线与煤粉射流方向基本一致,以有效地减小数值模拟中的伪扩散问题。气相的湍流流动采用Realizable k -ε模型;采用涡团耗散概念(EDC)模型耦合详细化学反应机理模拟气相湍流燃烧;煤粉颗粒相流动采用随机轨道模型;挥发份析出模型为双竞争反应热解模型;用P1辐射模型计算辐射传热。 通过以上模型进行计算,获得了炉内煤粉的流动、燃烧及NO_x的生成过程。并将计算获得的锅炉出口NO_x浓度与实际运行工况测试所得结果进行对比,吻合较好。分析和比较结果表明本模拟方法可以较好地反映炉内的燃烧和NO_x的生成特性。模拟结果还表明,炉内一些组分的浓度分布与NO_x的生成分布存在很强的对应关系,该微观分析结果为NO_x的排放控制和系统的优化设计奠定了理论基础。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TK227.1

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【参考文献】
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