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盘山电厂600MW燃煤锅炉低氮燃烧与SCR联合脱硝数值模拟优化研究

刘旸  
【摘要】:煤炭是当前世界上最丰富的化石能源,也是我国重要的基础能源和生产资料。但煤炭燃烧对大气环境产生了极大的危害,氮氧化物便是常见的大气污染物之一。氮氧化物包括多种化合物,如NO、NO_2、N_2O、N_2O_5,通过形成酸雨、破坏臭氧层影响生态环境,诱发哮喘、肺气肿等呼吸道疾病,还会通过光化学反应对环境产生二次污染,威胁人类健康。燃煤电站拥有建设周期短、技术成熟可靠、电网调峰能力强、燃料来源广等优势,在较长时间内仍将占据国内总装机容量的60%以上。高参数、低能耗、零排放是未来燃煤电站发展的方向,四角切圆又是当前大容量机组应用最为成熟的燃烧方式,随着国内外舆论对环保问题的重视、政府环保标准的提高和一系列奖惩政策的严格落实,研究四角切圆锅炉如何能够降低氮氧化物排放对火电企业的安全性和经济性有着重要的意义。本文以天津大唐国际盘山发电公司某台已经实施了低氮燃烧+SCR联合脱硝改造的600MW锅炉为研究对象,分别分析空气分级和SCR改造对锅炉安全、经济方面的影响,提出了最佳SCR入口NO_x浓度的概念,并将此作为后续模拟计算的合格标准。首先介绍了数值模拟基本思想,查阅相关文献资料结合实际输出要求选取了恰当的四角切圆锅炉计算模型,并通过ICEMCFD软件对锅炉建立三维模型、划分网格,最后通过FLUENT模拟计算寻找最优工况。第四章研究分离式燃尽风喷入倾角对锅炉燃烧过程的影响。分别设置了无SOFA风、SOFA风率50%且摆角水平0°、SOFA风率50%且摆角向上20°、SOFA风率50%且摆角向下20°四种工况,模拟分析各工况的温度、速度、CO和O_2、NO_x的分布情况,以对比通入SOFA风前后燃烧参数的变化并寻求最佳SOFA风摆角。第五章研究有SOFA风情形下不同磨煤机组合方式对锅炉燃烧过程的影响。根据常见运行方式设置了ABCDE、ABCDF和BCDEF均通入50%风率的SOFA风三种工况,模拟分析各工况的温度、速度、CO和O_2、NO_x的分布情况,并根据设定的入口边界条件在锅炉实际运行时开展了一次燃烧调整试验,测试值与模拟计算结果比较吻合,综合考虑模拟计算与试验结果确定最佳SOFA风角度与磨煤机组合方式,数值模拟计算一方面为同类参数锅炉低氮燃烧+SCR改造前的方案选择提供了有益的参考,另一方面为运行人员的燃烧调整工作指出了方向。


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