高爐煤氣鍋爐富氧燃燒技術(shù)及仿真研究

【摘要】：摘要：資源合理循環(huán)利用,降低污染物的排放量,走可持續(xù)發(fā)展之路,是企業(yè)在生產(chǎn)過程中追求利益之余需要考慮的首要任務(wù)。冶煉鋼鐵的過程中產(chǎn)生的高爐煤氣,是一種清潔能源。但由于其熱值低,煙氣量大,燃燒效率偏低,使得高爐煤氣沒有得到充分合理的利用。而富氧助燃技術(shù)可以有效降低煙氣的排放量、提高鍋爐的燃燒溫度、強化爐內(nèi)傳熱。因此,對高爐煤氣鍋爐實施富氧燃燒技術(shù)改造,對鍋爐的安全經(jīng)濟穩(wěn)定運行具有顯著的工程實際意義。 本文針對某企業(yè)220t/h高爐煤氣鍋爐熱效率低、燃燒不穩(wěn)定、低負荷穩(wěn)定能力差等問題,利用企業(yè)富余的氧氣資源,對原有高爐煤氣鍋爐實施富氧燃燒技術(shù)改造?；诤侠砝醚鯕赓Y源和高爐煤氣鍋爐富氧燃燒的安全性和經(jīng)濟性原則,設(shè)計了220t/h高爐煤氣鍋爐富氧燃燒系統(tǒng)；采用Fluent軟件對多種工況下燃燒器內(nèi)的速度場、氧氣濃度場和溫度場進行了數(shù)值模擬,對富氧燃燒器進行了優(yōu)化設(shè)計；對該鍋爐實施富氧前后不同工況下的速度場、溫度場、濃度場進行了仿真實驗；并通過熱態(tài)測試考察鍋爐富氧燃燒技術(shù)改造的實際運行效果。 通過富氧燃燒技術(shù)改造后,排放的煙氣量大約減少了12%；爐膛溫度提高50K,傳熱效果明顯增強；爐膛出口處NOx濃度降低3.8%；燃料消耗減少3.6%,爐內(nèi)未完全燃燒損失減少1.5%,鍋爐運行熱效率提高3.23%；經(jīng)濟效益和環(huán)境效益顯著。 【關(guān)鍵詞】：高爐煤氣鍋爐 富氧燃燒 燃燒器 數(shù)值模擬 優(yōu)化
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TK229.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 富氧燃燒特性10-12
• 1.3 富氧燃燒技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 國外發(fā)展情況12-13
• 1.3.2 國內(nèi)發(fā)展情況13-14
• 1.4 氣體燃燒器的研究現(xiàn)狀14
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 2 220t/h高爐煤氣鍋爐富氧燃燒方案設(shè)計16-23
• 2.1 鍋爐主要設(shè)計參數(shù)16
• 2.2 燃燒器結(jié)構(gòu)及參數(shù)16-17
• 2.3 燃氣和空氣流量計算17-19
• 2.4 方案流程19-21
• 2.5 安全性分析21
• 2.6 本章小結(jié)21-23
• 3 燃燒器的數(shù)值模擬23-35
• 3.1 物理模型及網(wǎng)格劃分23-25
• 3.1.1 物理模型23-24
• 3.1.2 網(wǎng)格劃分24-25
• 3.2 數(shù)學模型25-32
• 3.2.1 基本的控制方程25-26
• 3.2.2 湍流流動模型26-28
• 3.2.3 輻射模型28-29
• 3.2.4 燃燒模型29-31
• 3.2.5 NOx生成模型31-32
• 3.3 邊界條件及求解方法32-34
• 3.3.1 邊界條件32-34
• 3.3.2 求解步驟34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 4 富氧燃燒器結(jié)構(gòu)優(yōu)化35-46
• 4.1 工況設(shè)計35
• 4.2 結(jié)果分析35-45
• 4.2.1 速度場分布結(jié)果及分析35-37
• 4.2.2 燃燒器出口處氧氣濃度場分布結(jié)果及分析37-41
• 4.2.3 爐膛溫度場分布結(jié)果及分析41-45
• 4.3 本章小結(jié)45-46
• 5 富氧燃燒仿真及應(yīng)用效果分析46-62
• 5.1 爐內(nèi)速度場分布結(jié)果及分析46-48
• 5.2 溫度場分布結(jié)果及分析48-51
• 5.3 O_2濃度分布結(jié)果及分析51-52
• 5.4 壁面熱負荷分布結(jié)果及分析52-54
• 5.5 NOx分布結(jié)果及分析54-55
• 5.6 鍋爐熱平衡試驗55-59
• 5.6.1 主要測試方法及要求56
• 5.6.2 高爐煤氣工業(yè)分析56-58
• 5.6.3 試驗工況58
• 5.6.4 試驗結(jié)果及分析58-59
• 5.7 經(jīng)濟環(huán)境效益分析59-61
• 5.7.1 經(jīng)濟效益分析59-60
• 5.7.2 環(huán)境效益分析60-61
• 5.8 本章小結(jié)61-62
• 6 結(jié)論與建議62-64
• 6.1 結(jié)論62
• 6.2 建議62-64
• 參考文獻64-68
• 發(fā)表論文和參加科研情況68-69
• 致謝69

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