煤粉富氧燃燒和新型富氧燃燒器直接點(diǎn)火技術(shù)及數(shù)值研究.pdf

1、能源和環(huán)境是制約人類發(fā)展的重大問題，節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境已經(jīng)成為世界可持續(xù)發(fā)展所面臨的重要問題。煤粉的富氧燃燒和富氧直接點(diǎn)火是整體節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的有效能源利用方式。本文圍繞煤粉富氧燃燒試驗(yàn)和新型富氧燃燒器煤粉直接點(diǎn)火技術(shù)的數(shù)值試驗(yàn)研究，理論結(jié)合實(shí)際，對(duì)整個(gè)煤粉富氧燃燒和富氧直接點(diǎn)火的幾個(gè)關(guān)鍵性問題進(jìn)行了研究。 煤粉富氧直接點(diǎn)火過程是一種特殊的富氧燃燒方式，因此本文所做的研究在煤粉富氧燃燒的基礎(chǔ)上加以展開。利用臥式爐對(duì)煤粉在富氧

2、氣氛下的燃燒進(jìn)行了試驗(yàn)研究，同時(shí)對(duì)煤粉在富氧條件下的燃燒特性變化作了數(shù)值研究。在富氧氣氛下，煤粉的燃燒具備更加充足的氧量，提高了煤粉的燃燒速率，爐內(nèi)溫度場(chǎng)水平升高，燃料燃燒更加完全；另一方面，煤粉在富氧氣氛下燃燒，煙氣中CO的含量減小，NO<,x>含量隨富氧程度呈現(xiàn)出先增大后減小的變化規(guī)律，SO<,2>含量一般呈增大趨勢(shì)。 在富氧燃燒臥式爐試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究新型富氧燃燒器的直接點(diǎn)火技術(shù)。煤粉富氧直接點(diǎn)火的技術(shù)核心主要分為兩

3、個(gè)方面，即燃燒器本身結(jié)構(gòu)和點(diǎn)火工況條件。本文首先對(duì)新型富氧燃燒器的冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)進(jìn)行研究。利用空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算方法，對(duì)影響富氧燃燒器空氣動(dòng)力場(chǎng)的鈍體位置、一次風(fēng)量、夾心風(fēng)和周界風(fēng)以及各種配風(fēng)方式相結(jié)合的情形等幾個(gè)關(guān)鍵性因素展開了研究。在富氧直接點(diǎn)火過程中，燃燒器出口附近的氧濃度場(chǎng)對(duì)點(diǎn)火具有非常重要的影響。論文通過組分運(yùn)輸計(jì)算模型研究了局部富氧條件下氧濃度的分布規(guī)律，從氧氣的對(duì)流和擴(kuò)散兩個(gè)基本角度出發(fā)，創(chuàng)新性地提出了對(duì)于煤粉富氧直

4、接點(diǎn)火的合理的氧氣與煤粉氣流的混合過程及合理的氧濃度場(chǎng)分布結(jié)構(gòu)。 煤粉富氧直接點(diǎn)火屬于強(qiáng)迫點(diǎn)火，為非穩(wěn)態(tài)燃燒過程，但點(diǎn)火是否能夠成功則取決于點(diǎn)火后煤粉氣流是否能夠穩(wěn)定燃燒。因此通過穩(wěn)態(tài)富氧燃燒的數(shù)值研究來研究直接點(diǎn)火技術(shù)是一種有效的手段。論文創(chuàng)新性地運(yùn)用EBU計(jì)算模型，通過研究新型富氧燃燒器穩(wěn)定燃燒時(shí)的幾個(gè)關(guān)鍵性因素，包括煤粉濃度、富氧點(diǎn)火方式及氧濃度、一次風(fēng)量等，進(jìn)一步研究煤粉富氧直接點(diǎn)火的最佳工況條件；并通過不同鈍體位置的富