75t／h電站循環(huán)流化床鍋爐燃燒和污染物排

1、7575t／h電站循環(huán)流化床鍋爐燃燒和污染物排放的數(shù)值電站循環(huán)流化床鍋爐燃燒和污染物排放的數(shù)值模擬模擬王康健王康健，張丹婭張丹婭，金軍，樊建人樊建人，岑可法岑可法（浙江大學(xué)熱能工程研究所，浙江杭州（浙江大學(xué)熱能工程研究所，浙江杭州310027310027）摘要：以FLUENT軟件為工具，運用數(shù)值模擬方法對75t／h電站循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)過程進行研究。計算和分析了爐內(nèi)的溫度分布，氧氣、二氧化碳和一氧化碳的濃度分布，燃料顆粒的軌跡，氮氧化

2、物（NOx）的排放。數(shù)值模擬的結(jié)果對循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計和實際運行有一定的指導(dǎo)意義和參考價值。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：數(shù)值模擬；燃燒模型；循環(huán)流化床鍋爐；NOx；排放NumericalsimulationNumericalsimulationofthecombustionofthecombustionpollutionpollutionemissionsemissionsfromafroma7575／ththcirculationfluidize

3、dcirculationfluidizedbedbedboilerofboilerofpowerpowerplantplantWANGKang－jian，ZHANGDan－ya，JINJun，F(xiàn)ANJian－ren，CenKe－fa（InstitutefThermalPowerEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China）AbstractAbstract：Numericalsim

4、ulationhasbeenusedtostudya75t／hcirculationfluidizedbedboilerincombustionacteristicinthispaperAchievementofthepaperisbaseduponakindofcommercialsoftware（FULENT60）ThepaperpresentstheresultsofnumericalsimulationanalysesitThe

5、resultspayspecialattentiontothefollowingpoints：theboilerfurnacetemperaturedistributions，oxygenspeciesconcentrations，carbonmonoxideconcentrations，carbondioxidespeciesconcentra－tions；particletrack；NOx（NO）emissionSimulation

6、resultscanbeusedtoguidethedesignoperationofcirculationflu－idizedbedboilerKeyKeywdswds：numericalsimulation；combustionmodel；circulationfluidizedbedboiler；NOx；emission0前言本文針對75t／h循環(huán)流化床熱電氣三聯(lián)供裝置進行數(shù)值模擬。該循環(huán)流化床熱電氣三聯(lián)供裝置本體是聯(lián)合運行的雙流

7、化床，一床為氣化室，另一床為燃燒室，高溫物料在兩個流化床之間循環(huán)，氣化室為鼓泡流化床，燃燒室為循環(huán)流化床，其運行溫度為900～950℃，氣化室運行溫度為800～850℃，用熱煤氣或部分蒸汽為流化介質(zhì)，以提高煤氣熱值和增加焦油分解率。鍋爐本體結(jié)構(gòu)見圖1，鍋爐系單鍋筒，自然循環(huán)水管鍋爐，半露天布置。風(fēng)室、用基于拉格朗日的隨機顆粒軌道方法，對于爐內(nèi)燃燒時的輻射和對流換熱采用P1輻射模型，對煤粉揮發(fā)分的釋放采用了雙匹配速率模型（TwoCompe

8、tingRatesModel），對于氣相的湍流燃燒采用了混合分率－概率密度函數(shù)（mixture－fraction／PDF）模型，對于焦炭的燃燒采用了運動／擴散控制燃燒模型，對于氮氧化物的生成主要考慮了燃料氮和熱力氮的生成以及氮氧化物的再燃效應(yīng)。在對守恒方程選用離散格式時，對于動量方程采用一階上風(fēng)格式，用Simple方法來處理壓力－速度的耦合，為了方程離散時的便利，同時在不影響數(shù)值精度的前提下，我們對能量方程、湍動能方程、湍能耗散率方程和

9、平均混合分率方程都采用了一階上風(fēng)格式。由于計算機容量有限的原因，本文對鍋爐整體無法同時進行計算，而是采用了先分塊計算，然后將上游的出口邊界條件設(shè)置成下游的入口條件來進行銜接，達到模擬整體的效果。3結(jié)果和分析結(jié)果和分析取如下工況進行模擬：一次風(fēng)入口速度為5m／s，方向為Y向，溫度為433K；二次風(fēng)入口速度為25m／s，從兩側(cè)墻對稱噴入，速度方向分別為正Z方向和負Z方向，溫度為573K；給煤點給入煤粉顆粒的速度為3m／s，溫度為433K。投

10、煤量為27kg／s，循環(huán)物料量為48kg／s。31流場對整個區(qū)域進行了流場計算。其中圖2是爐膛垂直橫截面x＝0m處的速度值等勢圖，此時給料的平均直徑是600μm。從圖中可以明顯的看到從鍋爐兩側(cè)墻噴出的二次風(fēng)噴入爐膛后折而向上，在爐膛的中心區(qū)域形成一股較強的上升氣流，而在爐膛的兩側(cè)則有明顯的回流區(qū)。圖3是爐膛垂直縱截面z＝2m時的速度值等勢圖，從圖中可以看到氣流以一種很穩(wěn)定的速度均勻上升，在出口煙窗處折向旋風(fēng)分離器，由于截面驟縮，所以有一