煤粉锅炉低NOx燃烧数值模拟及生物质气化再燃的研究.pdf

上海交通大学硕士学位论文煤粉锅炉低NOx燃烧数值模拟及生物质气化再燃的研究姓名：林鹏云申请学位级别：硕士专业：热能工程指导教师：罗永浩;吴国江20060218上海交通大学硕士学位论文煤粉锅炉低NOx燃烧数值模拟及生物质气化再燃的研究摘要近年来我国能源需求超常规增长、电力短缺、石油进口依赖度不断增加能源问题已经成为制约我国经济发展的重要因素之一。当前我国的能源结构以煤为主并且在相当长的一段时间内将继续维持现状。煤炭的大量燃烧使用伴随产生了大量包括硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、烟尘在内的大气污染物对环境带来了严重的污染直接危害人类的身体健康已经引起广泛的关注。NOx是其中一种有毒有害的污染物因此研究新的降低NOx排放的技术具有重要的意义。本文首先从分析燃烧过程中NOx的生成机理着手介绍了NOx生成的主要途径包括热力型、燃料型和快速型三种。从理论上阐述了分段燃烧降低煤粉锅炉NOx排放的原理并且对目前国内主要研究机构和大学在煤粉锅炉燃烧数值计算方面的研究现状进行了介绍根据文献资料和计算经验选择不同的数值计算燃烧模型对煤粉锅炉NOx的生成量进行数值计算。本文对用到的数值计算模型进行了介绍包括Realizableκ-ε双方程湍流流动模型、模拟气相湍流燃烧的混合分数/概率密度函数模型、颗粒相离散模型、模拟煤粉挥发份I上海交通大学硕士学位论文析出的单步反应模型以及模拟NOx生成的化学动力学模型基本阐述了本文所用到的煤粉燃烧的数值模拟过程。然后文章以某电厂的分段燃烧低NOx系统的改造项目为背景进行了数值计算并与现场的测量数据进行了对比。分段燃烧的计算结果能够全面反映大型煤粉锅炉炉内煤粉燃烧时的气相速度分布、温度分布、氧浓度分布以及NOx的分布情况。通过对比原始工况和空气分段改造后的工况所得到的计算结果可以看到空气分段燃烧可以有效降低NOx的排放浓度是一种有效的低NOx燃烧方式。最后本文还对生物质气化再燃降低NOx的技术进行了研究。介绍了目前国内外生物质能源的利用现状及各种主要生物质能利用技术作为目前世界能源领域的研究热点之一生物质能的利用应该引起国内能源界的足够重视并以多功能NOx实验台架为计算背景在对比天然气再燃工况下数值计算和实验结果的基础上模拟实验台架上生物质气化再燃对NOx排放的影响得出生物质气化再燃也是一种有效降低NOx排放的技术加之生物质能是一种资源丰富、无污染的新能源其利用方式值得进一步深入研究。关键词：煤粉燃烧、低NOx排放、数值模拟、生物质能、再燃II上海交通大学硕士学位论文NUMERICALSIMULATIONONNOxEMISSIONSOFCOAL-FIREDBOILERSANDBIOMASSGASIFICATIONREBURNINGPROCESSABSTRACTIncreasingenergydemandelectricitydeficiencyandincreasingdependenceonoilimportationareamongthemainenergyproblemsthatChinaisfacingtoday.Energypro