大型電站鍋爐氮氧化物控制和燃燒優(yōu)化中若干關(guān)鍵性問題的研究.pdf

1、能源與環(huán)境是制約人類發(fā)展的重要問題,兼顧能源工業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保護的需要,是中國這樣一個產(chǎn)煤大國可持續(xù)發(fā)展的重要課題.煤燃燒的污染排放已成為中國最大的大氣污染源.本論文圍繞大型電站鍋爐低NO<,x>燃燒優(yōu)化開展研究,采用試驗、數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗相結(jié)合的方法,理論結(jié)合實踐,研究完成了一整套適合中國國情具有自主知識產(chǎn)權(quán)的低NO<,x>燃燒和運行優(yōu)化系統(tǒng)技術(shù).論文通過熱態(tài)試驗對不同煤種的生成NO<,x>的前驅(qū)物特性進行試驗研究;研究了不同煤種的

2、NO<,x>排放特性.編制了模擬煤中含氮組分析出、反應(yīng)和NO<,x>生成的顆粒模型,獲得了不同煤種揮發(fā)氮和焦炭氮的比例,以提高后續(xù)爐內(nèi)NO<,x>生成過程模擬的準確性.論文創(chuàng)新性地引入以CaS為中間固硫產(chǎn)物的煤粉爐內(nèi)同時脫硫脫硝思想進行熱態(tài)燃燒試驗,驗證這一思想的可行性,并獲得實現(xiàn)爐內(nèi)同時脫硫脫硝技術(shù)所需的各種燃燒參數(shù),定量分析各參數(shù)對爐內(nèi)同時脫硫脫硝技術(shù)的影響.作者提出了復合型多功能直流燃燒系統(tǒng),在爐內(nèi)有效地模擬低NOx燃燒過程.采用

3、數(shù)值模擬方法分析了復合型多功能直流燃燒系統(tǒng)各種參數(shù)的影響.論文創(chuàng)新性地采用分離渦模擬(Detached eddy simulation,DES)這一湍流高級模擬技術(shù),對水平濃淡燃燒器內(nèi)和濃淡燃燒器出口的湍流流動和擬序結(jié)構(gòu)進行數(shù)值模擬,著重描繪渦的脫落過程,觀察燃燒器內(nèi)部和燃燒器出口渦的形成、卷起的擬序特征,分析渦的形成對濃淡分離效果的影響.采用DES與非穩(wěn)態(tài)顆粒軌道模型相結(jié)合的方法,對燃燒器內(nèi)和燃燒器出口的氣固兩相流動進行了數(shù)值模擬,并

4、與常規(guī)的RANS模擬進行比較.以往針對氣固兩相射流的研究通常采用PDA等方法,但由于PDA等方法對顆粒濃度有所限制,難以進行高濃度的氣固兩相流的測量.論文首次采用基于光學波動法的激光光纖探針,對高濃度的低NO<,x>燃燒器出口的氣固兩相流動的詳細結(jié)構(gòu)進行了試驗,研究了配300MW煤粉燃燒鍋爐的燃燒器出口高濃度氣固相射流中顆粒濃度、粒度隨射流發(fā)展的演變規(guī)律,分析了利用水平濃淡燃燒器和齒形燃燒器實現(xiàn)對低NO<,x>燃燒有利的氣固結(jié)構(gòu),并驗證

5、了基于DES方法的氣固兩相數(shù)值模擬的計算結(jié)果.論文針對目前大型電站鍋爐低NO<,x>優(yōu)化運行急需的入爐煤粉量在線檢測問題,創(chuàng)新性地開發(fā)了一種基于電磁波發(fā)射、接收原理的直吹式制粉系統(tǒng)煤粉管道內(nèi)煤粉濃度在線測量系統(tǒng),并已在660MW配直吹式制粉系統(tǒng)的大型電站鍋爐上得到應(yīng)用與考驗,使用效果優(yōu)良,有效解決了低NO<,x>燃燒技術(shù)中急需的管內(nèi)煤粉濃度測量問題.論文獨創(chuàng)開發(fā)了一整套基于計算智能的鍋爐低NO<,x>燃燒優(yōu)化運行系統(tǒng),利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對