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循环流化床锅炉燃烧系统的数值模拟研究

程永新

   循环流化床(CFB)技术是近年来在国际发展起来的新一代清洁煤燃烧技术,由于其高效、低污染、煤种适应广等优点受到各国学者普遍关注,成为发展清洁煤燃烧技术的主导发展方向之一。 本文简要的概述了循环流化床锅炉燃烧技术的特点,介绍了国内外学者对循环流化床锅炉模型研究的现状及成果。在前人研究的基础上,充分考虑了循环流化床内气-固两相的流动、煤中挥发份的释放和燃烧、焦炭的燃烧、有害物质的生成与还原、传热等循环流化床锅炉内部进行的主要过程,并采用小室模型考虑了固体颗粒沿轴向的分布特性,用“环-核”流动结构描述固体颗粒沿径向分布的特性。根据基本的质量守恒定律、能量守恒定律以及一些经验公式等建立了系统的燃烧数学模型。由于炉内复杂的物理过程和化学过程,模型中做出了相应的简化假设。 文中将循环流化床炉膛分为底部密相区和上部稀相区,底部密相区为一个鼓泡床,上部稀相区为环-核结构的快速床,即认为床内核心区存在着向上运动的气固悬浮相和边壁区低速下降的颗粒絮团相。在循环流化床流体动力学的基础上,建立了密相区为鼓泡床传热模型和稀相区以颗粒团更新理论为基础的传热模型。燃烧模型中建立了挥发分析出和燃烧子模型,焦炭燃烧子模型,可燃气体均相燃烧子模型,同时考虑污染物子模型。在污染物子模型中,建立了脱硫模型和简化了的氮氧化物生成与分解模型。 通过本文建立的模型,对某热电厂75T/H循环流化床锅炉燃烧情况进行了数值模拟,得出了主要运行参数(循环物料率、温度、脱硫剂等)对循环流化床锅炉炉膛燃烧的影响规律,从而加深了对循环流化床锅炉炉膛内的流动、传热的认识与了解,为其进一步开发利用及运行管理提供一些有益的理论依据。 数值模拟的结果与相关文献资料中试验结果进行对比,发现其结果基本吻合,说明所建立的模型是可行的,具有一定的预测意义。……   
[关键词]:循环流化床锅炉;燃烧;小室模型;环核结构;数值模拟
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:重庆大学2007年