燃油鍋爐改燒高爐煤氣的燃燒技術研究與數(shù)值模擬

【摘要】：我國鋼鐵生產(chǎn)規(guī)模世界第一，副產(chǎn)品高爐煤氣產(chǎn)量特別巨大，回收高爐煤氣替代企業(yè)動力鍋爐的燃煤或燃油燃料，對降低鋼鐵企業(yè)能耗和減少鍋爐排放污染具有特別重要意義。 高爐煤氣熱值極低，在鍋爐中進行穩(wěn)定燃燒有很大困難。實際燃燒中，常常出現(xiàn)燃燒不良，效率低下，甚至安全事故的發(fā)生。因此研究高爐煤氣燃燒技術，設法提高其燃燒穩(wěn)定性和燃燒效率是很有必要的。 本文以湘潭鍋爐廠的一臺燃油鍋爐為改氣研究對象，對鍋爐改燒高爐煤氣的燃燒技術進行了較深入的研究，獲得了以下研究成果： (1)深入研究高爐煤氣的燃燒特性和燃燒理論，充分吸收現(xiàn)有油改氣研究成果，提出了燃油鍋爐改燒高爐煤氣的基本技術改造方案。 (2)在保持原鍋爐本體結構基本不變的情況下，基于改燒后爐內(nèi)流動、燃燒、傳熱、熱力特性分析，提出了改燒后爐內(nèi)各換熱器的匹配與調(diào)整關系。確定燃燒器類型以及安裝位置和個數(shù)；調(diào)整計算受熱面積。 (3)通過改燒低熱值高爐煤氣后的爐內(nèi)流動、燃燒和傳熱規(guī)律深入研究建立了基于CFD的燃油鍋爐改燒高爐煤氣計算機仿真研究模型。 (4)以提高改燒高爐煤氣后鍋爐的燃燒穩(wěn)定性和燃燒效率為研究對象，應用仿真計算模型對鍋爐改燒高爐煤氣后進行結構參數(shù)和熱工參數(shù)的研究分析，結果表明，當過量空氣系數(shù)為1.20時，爐內(nèi)平均溫度和出口溫度達到最大值；預熱燃氣對提高爐內(nèi)的平均溫度和最高溫度比預熱空氣的效果要好；氧氣濃度為30%時，煤氣燃燒速度最快，出現(xiàn)高溫對壁面的沖刷；采用環(huán)形噴嘴的湍動能要比孔型的強。 (5)對比各項分析結果，獲得了優(yōu)化的燃油鍋爐改燒高爐煤氣后結構調(diào)整方案和熱工參數(shù)運行方案：過量空氣系數(shù)為1.05；空氣、燃氣預熱溫度為900K、600K；氧氣濃度為24%；采用環(huán)形結構噴嘴增強爐內(nèi)換熱。 本文是在對鍋爐改燒高爐煤氣的三維數(shù)值模擬很少的情況下，對高爐煤氣的燃燒進行了全面的數(shù)值模擬。模擬結果不僅反映實際運行中存在的一些問題，也為鍋爐改燒高爐煤氣提供理論上的指導。 【關鍵詞】：鍋爐 改造 高爐煤氣 燃燒技術 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TK16
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外有關高爐煤氣燃燒技術研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國外高爐煤氣燃燒器的研究現(xiàn)狀11
• 1.2.2 國內(nèi)鍋爐改燒高爐煤氣的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 低熱值煤氣燃燒特性和燃燒技術12-18
• 1.3.1 高爐煤氣的燃燒特性12-14
• 1.3.2 低熱值煤氣燃燒技術14-18
• 1.4 本文主要的工作內(nèi)容18-20
• 第2章 燃油鍋爐的改造方案與熱力分析20-26
• 2.1 燃油鍋爐改造背景20-21
• 2.2 燃油鍋爐改造方案21-23
• 2.3 熱力計算23-25
• 2.4 本章小結25-26
• 第3章 高爐煤氣燃燒過程的數(shù)值模擬26-38
• 3.1 物理模型26-27
• 3.2 數(shù)學模型27-30
• 3.3 網(wǎng)格劃分、邊界條件及求解方法30-32
• 3.3.1 網(wǎng)格的劃分31
• 3.3.2 邊界條件的確定31-32
• 3.3.3 求解方法32
• 3.3.4 點火源的定義32
• 3.4 數(shù)值仿真模型的驗證32-37
• 3.4.1 數(shù)值仿真結果分析32-37
• 3.4.2 仿真結果驗證37
• 3.5 本章小結37-38
• 第4章 燃燒參數(shù)對燃燒過程影響的數(shù)值模擬38-53
• 4.1 熱工參數(shù)對燃燒過程影響38-50
• 4.1.1 過量空氣系數(shù)對燃燒的影響38-41
• 4.1.2 空氣溫度對燃燒的影響41-45
• 4.1.3 燃氣溫度對燃燒的影響45-47
• 4.1.4 氧氣濃度對燃燒的影響47-49
• 4.1.5 最優(yōu)熱工參數(shù)下的模擬結果49-50
• 4.2 燃燒器噴嘴結構對燃燒的影響50-52
• 4.3 本章小結52-53
• 總結與展望53-55
• 總結53-54
• 展望54-55
• 參考文獻55-58
• 致謝58

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