大型電站鍋爐氮氧化物控制和燃燒優(yōu)化中若干關(guān)鍵性問(wèn)題的研究.pdf

1、能源與環(huán)境是制約人類發(fā)展的重要問(wèn)題,兼顧能源工業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的需要,是中國(guó)這樣一個(gè)產(chǎn)煤大國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要課題.煤燃燒的污染排放已成為中國(guó)最大的大氣污染源.本論文圍繞大型電站鍋爐低NO<,x>燃燒優(yōu)化開(kāi)展研究,采用試驗(yàn)、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方法,理論結(jié)合實(shí)踐,研究完成了一整套適合中國(guó)國(guó)情具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低NO<,x>燃燒和運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)技術(shù).論文通過(guò)熱態(tài)試驗(yàn)對(duì)不同煤種的生成NO<,x>的前驅(qū)物特性進(jìn)行試驗(yàn)研究;研究了不同煤種的

2、NO<,x>排放特性.編制了模擬煤中含氮組分析出、反應(yīng)和NO<,x>生成的顆粒模型,獲得了不同煤種揮發(fā)氮和焦炭氮的比例,以提高后續(xù)爐內(nèi)NO<,x>生成過(guò)程模擬的準(zhǔn)確性.論文創(chuàng)新性地引入以CaS為中間固硫產(chǎn)物的煤粉爐內(nèi)同時(shí)脫硫脫硝思想進(jìn)行熱態(tài)燃燒試驗(yàn),驗(yàn)證這一思想的可行性,并獲得實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)所需的各種燃燒參數(shù),定量分析各參數(shù)對(duì)爐內(nèi)同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)的影響.作者提出了復(fù)合型多功能直流燃燒系統(tǒng),在爐內(nèi)有效地模擬低NOx燃燒過(guò)程.采用

3、數(shù)值模擬方法分析了復(fù)合型多功能直流燃燒系統(tǒng)各種參數(shù)的影響.論文創(chuàng)新性地采用分離渦模擬(Detached eddy simulation,DES)這一湍流高級(jí)模擬技術(shù),對(duì)水平濃淡燃燒器內(nèi)和濃淡燃燒器出口的湍流流動(dòng)和擬序結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬,著重描繪渦的脫落過(guò)程,觀察燃燒器內(nèi)部和燃燒器出口渦的形成、卷起的擬序特征,分析渦的形成對(duì)濃淡分離效果的影響.采用DES與非穩(wěn)態(tài)顆粒軌道模型相結(jié)合的方法,對(duì)燃燒器內(nèi)和燃燒器出口的氣固兩相流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,并

4、與常規(guī)的RANS模擬進(jìn)行比較.以往針對(duì)氣固兩相射流的研究通常采用PDA等方法,但由于PDA等方法對(duì)顆粒濃度有所限制,難以進(jìn)行高濃度的氣固兩相流的測(cè)量.論文首次采用基于光學(xué)波動(dòng)法的激光光纖探針,對(duì)高濃度的低NO<,x>燃燒器出口的氣固兩相流動(dòng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了試驗(yàn),研究了配300MW煤粉燃燒鍋爐的燃燒器出口高濃度氣固相射流中顆粒濃度、粒度隨射流發(fā)展的演變規(guī)律,分析了利用水平濃淡燃燒器和齒形燃燒器實(shí)現(xiàn)對(duì)低NO<,x>燃燒有利的氣固結(jié)構(gòu),并驗(yàn)證

5、了基于DES方法的氣固兩相數(shù)值模擬的計(jì)算結(jié)果.論文針對(duì)目前大型電站鍋爐低NO<,x>優(yōu)化運(yùn)行急需的入爐煤粉量在線檢測(cè)問(wèn)題,創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)了一種基于電磁波發(fā)射、接收原理的直吹式制粉系統(tǒng)煤粉管道內(nèi)煤粉濃度在線測(cè)量系統(tǒng),并已在660MW配直吹式制粉系統(tǒng)的大型電站鍋爐上得到應(yīng)用與考驗(yàn),使用效果優(yōu)良,有效解決了低NO<,x>燃燒技術(shù)中急需的管內(nèi)煤粉濃度測(cè)量問(wèn)題.論文獨(dú)創(chuàng)開(kāi)發(fā)了一整套基于計(jì)算智能的鍋爐低NO<,x>燃燒優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng),利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)