75t/h电站循环流化床锅炉的数值模拟研究

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循环流化床锅炉独特的优点在很多文献中都有详细论述,循环流化床也已被广泛应用于能源、环保等工业领域中的气相加工和固相加工过程。数值模拟是研究工程气固多相流中辅助实验方法的一种强有力的工具,本文首先对循环流化床锅炉的特点和采用数值模拟的方法对75t/h电站循环流化床锅炉的燃烧进行模拟研究的目的和可行性做了介绍。其次,详细介绍了本文在进行数值模拟研究时所采用的模型。数值模拟建立在结构化的网格基础上;采用三维稳态计算;对于气流场的求解采用SIMPLE方法求解N-S方程;气固两相间的湍流计算采用RNG k-ε湍流模型;煤粉颗粒的轨迹场采用基于拉格朗日的随机颗粒轨道方法;对于炉内燃烧时的辐射和对流换热采用P1辐射模型;对煤粉挥发份的释放采用了双匹配速率模型(Two Competing Rates Model);对于气相的湍流燃烧采用了混合分率—概率密度函数(mixture-fraction/PDF)模型;对于焦炭的燃烧采用了运动/扩散控制燃烧模型(kinetics/diffusion-limited char combustion model);对于氮氧化物的生成主要考虑了燃料氮和热力氮的生成以及氮氧化物的再燃效应,采用后处理的方法(post-processing),在已知炉内的流场和温度场的情况下,对氮氧化物求解组份输运方程。数值模拟采用FLUENT6.0进行计算。最后,本文对计算结果给了直观的视图描述和定性分析。图示描述了炉内的温度分布;氧气,二氧化碳和一氧化碳的浓度分布;燃料颗粒的轨迹;氮氧化物(NO)的排放。进而定性分析了如下问题:一次风和二次风的风速大小和配风比例;给煤的粒径分布;外置式换热器侧向风和底部流化风的风速和调节,以控制冷灰量以达到调节负荷目的;通过控制风速和添加还原性材料以在炉内营造还原性气氛从而控制NO的排放。数值模拟的结果和实验结果符合的较好,因而对循环流化床锅炉的设计和实际运行有一定的指导意义和参考价值。
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