气固两相流及氮氧化物控制的数值模拟研究
气固两相流动和污染物控制是锅炉研究中的重点，气固两相流动关系到锅炉的煤粉输送和燃烧器出口的颗粒分布特性从而影响锅炉的燃烧效率，污染物控制关系到环境污染，是电站锅炉等高污染企业的工作重点。本文对气固两相流和污染物控制进行了相关的数值模拟研究。 利用格子波尔兹曼(LBM)的方法，对圆柱扰流和直流射流的气固两相流动进行模拟，分析涡结构和不同大小颗粒在不同Re数流动中的分布规律。研究发现雷诺数小于50的圆柱扰流流动为层流，当雷诺数大于50后层流向湍流转变。雷诺数越高，涡的形成和脱落频率越高，并且越快到达稳定状态。雷诺数为4500的直流射流的涡结构，由开始的对称模式向不对称分布发展。在x/d=4的地方首先出现不对称涡结构分布并进行涡的形成和脱落。不同st数的颗粒在流场中的分布规律不同。 利用DEM-CFD耦合方法计算了浓淡燃烧器内的颗粒分布规律，浓淡燃烧器内的气固流动对燃烧的NOx控制有着重要的影响。颗粒St数对颗粒在流场中的分布有很大的影响。小颗粒(St=0.01)具有很好的跟随性，能够分布到涡结构的核心区域；大颗粒(St=10)主要集中在涡结构以外的区域；中等大小St数的颗粒(St=0.1 and1)则主要分布在涡结构的边缘区域，它们的横向扩散能力最好，停留在流场中的颗粒数最多。浓淡燃烧器挡板高度为60mm时颗粒分离效率最好，颗粒碰撞频率最大。数值模拟研究浓淡燃烧器的分离效率，需要考虑颗粒之间的碰撞，考虑碰撞后得到的结果与与实验结果更加接近，不考虑碰撞会导致计算的浓淡侧颗粒浓度比例偏高。 选择性非催化还原是广泛应用的氮氧化物控制技术之一，本文对循环流化床SNCR脱硝进行数值模拟。发现流化床SNCR脱硝时喷枪安装在烟道上部时，脱硝效率较低，仅为32.8％。安装在下部时，脱硝效率最高，达57.6％。随着NSR的增大，SNCR的脱硝效率增大，旋风筒出口的NOx降低，但是氨逃逸增大。
气固两相流;氮氧化物;数值模拟;污染物控制;格子波尔兹曼;非催化还原
浙江大学
硕士
工程热物理
周昊;邱坤赞
2012
中文
TK223.2;O359
76
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）