煤粉富氧燃燒和新型富氧燃燒器直接點火技術及數值研究.pdf

1、能源和環境是制約人類發展的重大問題，節約能源和保護環境已經成為世界可持續發展所面臨的重要問題。煤粉的富氧燃燒和富氧直接點火是整體節約能源和保護環境的有效能源利用方式。本文圍繞煤粉富氧燃燒試驗和新型富氧燃燒器煤粉直接點火技術的數值試驗研究，理論結合實際，對整個煤粉富氧燃燒和富氧直接點火的幾個關鍵性問題進行了研究。 煤粉富氧直接點火過程是一種特殊的富氧燃燒方式，因此本文所做的研究在煤粉富氧燃燒的基礎上加以展開。利用臥式爐對煤粉在富氧

2、氣氛下的燃燒進行了試驗研究，同時對煤粉在富氧條件下的燃燒特性變化作了數值研究。在富氧氣氛下，煤粉的燃燒具備更加充足的氧量，提高了煤粉的燃燒速率，爐內溫度場水平升高，燃料燃燒更加完全；另一方面，煤粉在富氧氣氛下燃燒，煙氣中CO的含量減小，NO<,x>含量隨富氧程度呈現出先增大后減小的變化規律，SO<,2>含量一般呈增大趨勢。 在富氧燃燒臥式爐試驗的基礎上，進一步研究新型富氧燃燒器的直接點火技術。煤粉富氧直接點火的技術核心主要分為兩

3、個方面，即燃燒器本身結構和點火工況條件。本文首先對新型富氧燃燒器的冷態空氣動力場進行研究。利用空氣動力場試驗和數值計算方法，對影響富氧燃燒器空氣動力場的鈍體位置、一次風量、夾心風和周界風以及各種配風方式相結合的情形等幾個關鍵性因素展開了研究。在富氧直接點火過程中，燃燒器出口附近的氧濃度場對點火具有非常重要的影響。論文通過組分運輸計算模型研究了局部富氧條件下氧濃度的分布規律，從氧氣的對流和擴散兩個基本角度出發，創新性地提出了對于煤粉富氧直

4、接點火的合理的氧氣與煤粉氣流的混合過程及合理的氧濃度場分布結構。 煤粉富氧直接點火屬于強迫點火，為非穩態燃燒過程，但點火是否能夠成功則取決于點火后煤粉氣流是否能夠穩定燃燒。因此通過穩態富氧燃燒的數值研究來研究直接點火技術是一種有效的手段。論文創新性地運用EBU計算模型，通過研究新型富氧燃燒器穩定燃燒時的幾個關鍵性因素，包括煤粉濃度、富氧點火方式及氧濃度、一次風量等，進一步研究煤粉富氧直接點火的最佳工況條件；并通過不同鈍體位置的富