煤粉富氧燃燒和新型富氧燃燒器直接點火技術(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火是整體節(jié)約能源和保護環(huán)境的有效能源利用方式。本文圍繞煤粉富氧燃燒試驗和新型富氧燃燒器煤粉直接點火技術(shù)的數(shù)值試驗研究，理論結(jié)合實際，對整個煤粉富氧燃燒和富氧直接點火的幾個關(guān)鍵性問題進行了研究。 煤粉富氧直接點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。利用臥式爐對煤粉在富氧

2、氣氛下的燃燒進行了試驗研究，同時對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。 在富氧燃燒臥式爐試驗的基礎(chǔ)上，進一步研究新型富氧燃燒器的直接點火技術(shù)。煤粉富氧直接點火的技術(shù)核心主要分為兩

3、個方面，即燃燒器本身結(jié)構(gòu)和點火工況條件。本文首先對新型富氧燃燒器的冷態(tài)空氣動力場進行研究。利用空氣動力場試驗和數(shù)值計算方法，對影響富氧燃燒器空氣動力場的鈍體位置、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)合的情形等幾個關(guān)鍵性因素展開了研究。在富氧直接點火過程中，燃燒器出口附近的氧濃度場對點火具有非常重要的影響。論文通過組分運輸計算模型研究了局部富氧條件下氧濃度的分布規(guī)律，從氧氣的對流和擴散兩個基本角度出發(fā)，創(chuàng)新性地提出了對于煤粉富氧直

4、接點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分布結(jié)構(gòu)。 煤粉富氧直接點火屬于強迫點火，為非穩(wěn)態(tài)燃燒過程，但點火是否能夠成功則取決于點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火技術(shù)是一種有效的手段。論文創(chuàng)新性地運用EBU計算模型，通過研究新型富氧燃燒器穩(wěn)定燃燒時的幾個關(guān)鍵性因素，包括煤粉濃度、富氧點火方式及氧濃度、一次風(fēng)量等，進一步研究煤粉富氧直接點火的最佳工況條件；并通過不同鈍體位置的富