燃用劣质煤的新型钝体稳燃器及锅炉低污染燃烧改造的数值模拟与试验研究
随着我国电站燃料用煤的紧张，许多火电厂的锅炉机组不得不燃用低挥发分、高灰分含量的劣质媒甚至特劣质煤，造成了机组燃烧状况不稳定以及污染物排放严重超标等一系列问题。
为了解决燃烧劣质煤甚至特劣质煤引起的锅炉机组燃烧器的燃烧不稳定问题，本文对传统的钝体稳燃器进行了改进，开发出了一种新型“十字形”的钝体稳燃器。利用计算流体力学商业软件Fluent对采用新型钝体稳燃器的燃烧器出口附近的空气动力场进行了数值模拟研究，同时对改进前的燃烧器出口空气动力场也进行了数值模拟，并对两者的结果进行了对比。结果表明，新型的钝体稳燃器较改进前的钝体稳燃器在燃烧器出口附近所形成的回流区变大、回流区内扰动增强、回流量增加，从而具有更好的稳燃效果，更适合于燃用劣质煤甚至特劣质煤等低质煤种。同时通过锅炉的冷热态调整，运行结果表明改造后的锅炉燃用低位发热量为12 470 J／g、挥发分含量为22.08％的煤时飞灰含碳量为4.64％，炉渣含碳量为5.82％，均小于6％的要求，并且锅炉无严重结渣及高温腐蚀，说明设计的新型钝体稳燃器达到了预计的稳燃和提高锅炉燃烧效率的目的。
与此同时，为了降低锅炉机组由于燃用劣质煤所引起的污染物排放超标的问题，本文提出了将煤粉再燃和烟气再循环技术联合应用，以发挥这两项技术各自的最大优点，达到尽可能降低NO<,x>排放的目的。同样利用Fluent软件，本文对经煤粉再燃和烟气再循环联合技术改造后的一台四角切圆煤粉锅炉的炉内温度场进行数值模拟研究，并与改造前的炉内温度场进行了比较。结果表明，经改造后的锅炉炉内火焰中心位置相比改造前没有明显的变化，炉内燃烧状况良好，同时炉内燃烧区域的火焰温度有所降低，有利于抑制燃烧过程中NO<,x>的生成。
综上所述，本文所提出的改进和改造措施对于电站锅炉的燃烧稳定和NO<,x>排放控制是有效的，为相关的试验研究提供了参考依据。
本文的工作受到国家高技术研究发展计划(863计划)项目“利用超细煤粉再燃降低煤粉炉NO<,x>排放”(编号：2002AA527053)的资助。
劣质煤;钝体稳燃器;燃烧稳定性;煤粉再燃;四角切圆锅炉;温度场;数值模拟;电厂锅炉
浙江大学
硕士
工程热物理
池作和
2006
中文
TM621.2
81
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）