高爐煤氣鍋爐富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用研究

【摘要】：鋼鐵工業(yè)是高能耗行業(yè),存在巨大的節(jié)能潛力,合理利用高爐煤氣是鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的重要方向之一。實(shí)踐證明燃燒高爐煤氣發(fā)電是行之有效的途徑。然而由于高爐煤氣成份隨高爐工況變化而波動(dòng)較大,并且具有熱值低、燃燒困難等特點(diǎn),導(dǎo)致高爐煤氣鍋爐燃燒不穩(wěn)定、熱效率偏低。因此,開展高爐煤氣鍋爐燃燒技術(shù)研究,尋求提高高爐煤氣鍋爐燃燒穩(wěn)定性和提高熱效率的技術(shù)措施,對(duì)我國(guó)鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文針對(duì)國(guó)內(nèi)某鋼鐵企業(yè)自備電廠220t/h燃燒高爐煤氣鍋爐,在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,借助計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù),對(duì)高爐煤氣鍋爐采用富氧燃燒技術(shù)進(jìn)行了深入的研究,并根據(jù)理論研究成果對(duì)該鍋爐進(jìn)行了富氧燃燒技術(shù)改造,實(shí)現(xiàn)了高爐煤氣鍋爐的穩(wěn)定燃燒和高效運(yùn)行,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 本文的主要研究?jī)?nèi)容有：(1)在實(shí)爐上進(jìn)行了鍋爐冷態(tài)動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn),全面了解了鍋爐管路及閥門等冷態(tài)流動(dòng)特性,掌握了爐內(nèi)氣流冷態(tài)動(dòng)力特性。為鍋爐熱態(tài)運(yùn)行和富氧燃燒技術(shù)改造提供參考依據(jù)。(2)利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)鍋爐富氧燃燒過(guò)程的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,模擬結(jié)果表明,當(dāng)加入氧氣量少時(shí),富氧燃燒效果不明顯,而當(dāng)加入氧氣量過(guò)高時(shí),爐內(nèi)溫度升高過(guò)大,有可能會(huì)鍋爐安全運(yùn)行帶來(lái)影響,模擬結(jié)果為鍋爐進(jìn)行富氧燃燒改造提供了理論依據(jù)。(3)在實(shí)爐上進(jìn)行富氧燃燒的熱態(tài)測(cè)試試驗(yàn),對(duì)富氧燃燒技術(shù)改造前后的鍋爐運(yùn)行進(jìn)行了比較,結(jié)果顯示富氧燃燒技術(shù)改造后,爐內(nèi)溫度增加了50K左右,爐內(nèi)鍋爐未完全燃燒損失較少了1.5%,熱效率提高了3.23%。實(shí)踐證明,富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用能顯著提高高爐煤氣鍋爐的燃燒穩(wěn)定性,有效強(qiáng)化爐內(nèi)換熱,提高鍋爐熱效率,產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 【關(guān)鍵詞】：高爐煤氣鍋爐 富氧燃燒 數(shù)值模擬 冷態(tài)試驗(yàn) 熱態(tài)試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TK224.11
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 符號(hào)說(shuō)明10-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 論文背景及意義12-13
• 1.2 高爐煤氣性質(zhì)13-14
• 1.2.1 高爐煤氣物理性質(zhì)13
• 1.2.2 高爐煤氣的燃燒特性13-14
• 1.3 高爐煤氣鍋爐現(xiàn)狀及發(fā)展方向14-15
• 1.4 高爐煤氣鍋爐富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀15-17
• 1.4.1 富氧燃燒技術(shù)簡(jiǎn)介15-16
• 1.4.2 富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀16-17
• 1.5 高爐煤氣鍋爐燃燒過(guò)程數(shù)值模擬研究概述17-19
• 1.5.1 計(jì)算燃燒學(xué)概述17-18
• 1.5.2 高爐煤氣鍋爐燃燒過(guò)程的數(shù)值模擬18-19
• 1.6 本文主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 第二章 鍋爐冷態(tài)動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)20-39
• 2.1 冷態(tài)模化原理20-23
• 2.1.1 相似理論20-21
• 2.1.2 冷態(tài)?；碚?/span>21-22
• 2.1.3 ?；椒澳；瘲l件的確立22-23
• 2.2 鍋爐系統(tǒng)概述23-25
• 2.2.1 鍋爐概況23-24
• 2.2.2 鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)24
• 2.2.3 鍋爐燃料特性24
• 2.2.4 燃燒器設(shè)計(jì)參數(shù)24-25
• 2.2.5 主要輔助設(shè)備25
• 2.3 風(fēng)機(jī)擋板特性試驗(yàn)25-30
• 2.3.1 送風(fēng)機(jī)擋板特性試驗(yàn)25-28
• 2.3.2 引風(fēng)機(jī)擋板特性試驗(yàn)28-30
• 2.4 風(fēng)門擋板特性試驗(yàn)30-35
• 2.5 爐內(nèi)氣流流動(dòng)特性試驗(yàn)35-37
• 2.6 本章小結(jié)37-39
• 第三章 鍋爐富氧燃燒的數(shù)值模擬39-60
• 3.1 數(shù)學(xué)模型39-47
• 3.1.1 基本守恒方程39-41
• 3.1.2 氣相湍流流動(dòng)模型41-43
• 3.1.3 氣相湍流燃燒模型43-45
• 3.1.4 輻射換熱模型45-47
• 3.2 物理模型及其網(wǎng)格劃分47-49
• 3.2.1 模擬對(duì)象及其簡(jiǎn)化47-48
• 3.2.2 模型網(wǎng)格的劃分48-49
• 3.3 模擬工況49
• 3.4 邊界條件的設(shè)置49-51
• 3.5 模擬結(jié)果及分析51-57
• 3.5.1 速度分布結(jié)果及分析51-53
• 3.5.2 溫度分布結(jié)果分析53-56
• 3.5.3 鍋爐壁面熱流分布結(jié)果及分析56-57
• 3.6 富氧燃燒模擬結(jié)果對(duì)比57-58
• 3.7 本章小結(jié)58-60
• 第四章 鍋爐富氧燃燒技術(shù)改造及熱態(tài)燃燒試驗(yàn)60-74
• 4.1 富氧燃燒技術(shù)改造方案60-63
• 4.1.1 改造方案設(shè)計(jì)60-62
• 4.1.2 設(shè)備選型62
• 4.1.3 安全性評(píng)價(jià)62-63
• 4.2 熱平衡測(cè)試63-64
• 4.2.1 測(cè)試目的63
• 4.2.2 試驗(yàn)內(nèi)容及方法63-64
• 4.2.3 測(cè)試條件及要求64
• 4.2.4 測(cè)試工況64
• 4.3 鍋爐熱平衡計(jì)算64-67
• 4.3.1 熱平衡計(jì)算方法64-65
• 4.3.2 鍋爐輸入熱量65
• 4.3.3 鍋爐有效利用熱65-66
• 4.3.4 鍋爐各項(xiàng)熱損失66-67
• 4.3.5 鍋爐熱效率67
• 4.4 試驗(yàn)期間煤氣工業(yè)分析67-68
• 4.5 鍋爐熱態(tài)試驗(yàn)結(jié)果及分析68-71
• 4.5.1 鍋爐常規(guī)工況運(yùn)行結(jié)果及分析68-69
• 4.5.2 鍋爐富氧燃燒運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果及分析69-71
• 4.6 鍋爐富氧燃燒效益分析71-72
• 4.6.1 經(jīng)濟(jì)效益分析71-72
• 4.6.2 環(huán)境效益分析72
• 4.7 本章小結(jié)72-74
• 第五章 結(jié)論及建議74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果80-81
• 致謝81

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緒論    

我國(guó)鍋爐用鋼的現(xiàn)狀與展望    孫惠連

高爐煤氣鍋爐電氣安全設(shè)計(jì)    李天平;趙霞;

關(guān)于富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用中幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題的探討    羅國(guó)民;溫志紅;

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燃?xì)鉄崴仩t的工程設(shè)計(jì)初探    宋紅偉;張娟;

鋼鐵企業(yè)煤氣資源結(jié)構(gòu)優(yōu)化與高效利用    張大偉;張琦;孫文強(qiáng);田永華;

工業(yè)鍋爐結(jié)垢的危害及防治    王聰敏;

工業(yè)爐節(jié)能現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)    楊軍;趙喜軍;王志強(qiáng);底建永;

寶鋼干熄焦技術(shù)    王偉民;

江西實(shí)施節(jié)能產(chǎn)品政府認(rèn)定制度化    本報(bào)記者 金國(guó)軍

每年減排二氧化碳240萬(wàn)噸    楊濤利

青海大力推進(jìn)節(jié)能技術(shù)改造    關(guān)昕

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攜手阿爾斯通 大唐集團(tuán)開發(fā)碳捕集與封存示范項(xiàng)目    本報(bào)記者 李陽(yáng)丹

電站鍋爐低氮改造及結(jié)渣特性的試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究    石喜光

大型循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)特性與建模研究    孫劍

熱力發(fā)電過(guò)程建模與狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)研究    劉鑫屏

超（超）臨界鍋爐水冷壁安全監(jiān)測(cè)與鰭片尺寸設(shè)計(jì)研究    張志正

基于GPU并行計(jì)算的數(shù)值模擬與燃煤鍋爐系統(tǒng)的優(yōu)化研究    吳鋒

超（超）臨界機(jī)組鍋爐燃燒特性試驗(yàn)與優(yōu)化研究    劉建全

基于在線優(yōu)化技術(shù)的分層燃燒試驗(yàn)研究及應(yīng)用    梁紹華

超臨界循環(huán)流化床鍋爐數(shù)學(xué)模擬與設(shè)計(jì)方案優(yōu)化    徐志

高爐煤氣鍋爐富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用研究    陸紹遠(yuǎn)

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高爐煤氣鍋爐FSSS技術(shù)改進(jìn)的研究    譚勝輝

杭鋼35t/h鍋爐受熱面的研究改造及強(qiáng)度校核    黃東寧

廣州市工業(yè)鍋爐能耗分析與節(jié)能技術(shù)研究    趙軍明

基于煙氣溫度在線監(jiān)測(cè)的鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的研究    臧海瑞

聊城電廠600MW鍋爐調(diào)整試驗(yàn)及改進(jìn)    張子峰

集中供熱式生物質(zhì)氣化鍋爐的設(shè)計(jì)及理論研究    李燕東

滄東電廠660MW超臨界鍋爐高溫氧化防治研究    李杰