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1、. . . . 应用直流燃烧器的430T/H煤粉炉炉膛流场计算摘 要 火力发电是我国电能生产的主要形式，随着国民经济的发展，发电厂的机组容量逐渐增大，对大容量锅炉的需求也逐渐增多。室燃炉是我国目前电厂锅炉的主要类型，其中以煤粉炉为主得到了广泛的应用。在燃烧煤粉的煤粉炉中，燃料是悬浮在炉膛空间进行燃烧的，煤粉燃料是由燃烧器一次风气流携带喷入炉膛。燃烧器是煤粉锅炉的主要燃烧设备，其性能对燃烧的稳定性和经济性有很大的影响,一个好的燃烧器应组织良好的空气动力场，并且运行安全可靠。根据其出口气流的特征，煤粉燃烧器主要分为直流燃烧器和旋流燃烧器两大类，这两种类型各有优缺点。本设计主要为直流煤粉燃烧器的设计
2、，根据煤种和锅炉参数的不同合理选取。包括各喷口的形式、大小、布置的设计与一、二、三次风的选取等,并用CAD绘出燃烧器的形式。最后用Fluent软件计算四角切圆燃烧炉膛的流场,得出煤粉颗粒的运动轨迹。关键词：直流燃烧器；设计；fluent软件；四角切圆；流场计算 / The 430 t/H Pulverized Coal Furnace Flow Field of Applied DC Furnace Burners CalculationAbstract The thermal power is the main form of energy production in China, with
3、 the development of the national economy, a power generation unit capacity gradually increases,and the demand for lager-capacity boiler is gradually increased. Room stoves are at present the main types of boilers in power plants in china, which has been widely applied to pulverized coal. In the pulv
4、erized coal boiler, the burning fuel were suspended in space of the furnace. The pulverized coal fuel were carried by primary air what were sprayed into the furnace. Burner is a main combustion of pulverized coal-fired boiler equipment, its performance has a great influence on the combustion stabili
5、ty and economy. A good burner should be well-organized aerodynamic and safe and reliable operation. According to the characteristics of the outlet flow, the pulverized coal burner is divided into two categories:direct current(DC) burner and swirl burner. Each has advantages and disadvantages. The me
6、an design of DC pulverized coal burner. According to the coal and the different parameters of boiler, the design of the burner should be selected reasonably, including the form, size, layout design of the vents and the selection of the Primary,secondary,tertiary air. And draw the form of burner by C
7、AD. Finally calculate the Corner Tangential burning flow field in furnace using the Fluent software, and derive the trajectory of coal particles.Keywords: direct current(DC) burner, design, the Fluent software , the Corner Tangential,calculate the flow filed 目录摘 要IAbstractI目录II第1章 绪 论11.1 课题背景与研究的目的
8、和意义11.2 燃烧器的发展概况11.2.1 燃烧器的发展21.2.2 燃烧器的分类21.3 本文的主要研究容3第2章 直流煤粉燃烧器的简单介绍42.1 引言42.2直流燃烧器的型式42.3 直流燃烧器的四角布置方式42.4 本章小结6第3章 炉膛与制粉系统的设计选取73.1 引言73.2 煤粉锅炉炉膛横截面设计73.2.1 煤粉炉炉膛概述73.2.2煤粉炉炉膛的设计73.3制粉系统的选取123.3.1 磨煤机简介123.3.2制粉系统的分类133.4 本章小结13第4章 直流煤粉燃烧器的设计144.1 引言144.2直流燃烧器各种风的设计计算144.3直流燃烧器的结构设计164.4 本章小结
9、18第5章 用FLUENT软件计算四角切圆流场195.1 引言195.2FLUENT软件简介195.2.1FLUENT的组成195.2.2FLUENT程序的求解步骤和问题195.3FLUENT软件流场计算205.3.1用GAMBIT建立计算模型215.3.2利用FLUENT 3D求解器进行求解235.4 本章小结30结 论31致 32参考文献33第1章 绪 论1.1 课题背景与研究的目的和意义随着经济、 社会的发展 ,人类对能源的需求逐年增加.煤、 石油、 天然气等化石燃料仍然是人类赖以生存的主要能源. 对我国来说 ,煤在我国的能源总消费中占有 70 %以上的份额 .电力行业是我国的第一耗煤大
10、户 ,因此电力行业的节能降耗对全国能耗降低目标的实现有举足轻重的影响. 在我国火力发电厂中 ,煤粉炉得到了广泛应用. 锅炉技术发展的趋势是容量的增大和参数的提高 ,其中燃烧技术的发展是一个重要方面. 燃烧器是锅炉燃烧系统的关键部件 ,其主要作用是向炉膛输送燃料和空气 ,并组织合理的混合与燃烧. 燃烧器的主要评价指标是使煤粉气流能够稳定着火、 燃尽 ,并防止结焦.其技术水平对锅炉整体效率（能耗）有重大影响 .且随着目前环境污染的压力增大 ,燃烧器的污染物控制(特别是 NOx 生成量的控制)也已成为燃烧器性能的重要考察指标. 煤粉燃烧器具有特殊设计的多级多嘴送风导向结构，能在短时间使煤粉产生高温涡
11、流，具有燃烧完全，热利用率高，消烟除尘、高效节能，改善工作条件，减轻劳动强度等优点，是节能环保的理想产品，深受广大客户欢迎。1.2 燃烧器的发展概况燃烧器也称喷燃器，是煤粉炉燃烧设备的主要组成部分。其作用是：将携带煤粉的一次风和助燃的二次风送入炉膛，并组织一定的气流结构，使煤粉迅速稳定的着火；二次风的与时供应，使煤粉在炉达到迅速的完全燃烧。一个好的燃烧器应满足下列要求：（1） 组织良好的空气动力场，使燃料与时着火，与空气适时混合，保证燃烧的稳定性和经济性。（2） 有较好的煤种适应性，具有良好的调节性能。（3） 运行可靠，不易烧坏和磨损，便于维修。（4） 易于实现远程活自动控制。（5） 控制污染
12、物的排放，保护环境。1.2.1 燃烧器的发展燃烧器从开始使用到现在的发展，走过了漫长的过程。从早期的简单装配到现在的能满足各种不同煤种与需要的燃烧器，其在理论与结构上大发生了翻天覆地的变化，促进了电力工业的发展。目前国外大型燃煤锅炉的特点：（1） 从专利权和掌握技术熟练程度方而考虑，某专业公司燃烧器的设计总是采用角式布置切圆燃烧方式。（2） 总是采用可以上下摆动一定角度的煤粉燃烧器来调节炉膛出口烟气温度,从而达到调节过热与再热蒸汽温度的目的。这种调节汽温的方式具有结构简单,调节方便,反应灵敏,投资节省等优点。（3） 制粉系统基本上采用正压直吹式中速磨煤机。 上世纪 80 年代始 ,我国开始引进
13、国外的锅炉技术，取其精华去其糟粕，主要引进了直流燃烧器 ,我国的大型燃煤锅炉大部分采用直流燃烧器。近年来我国的燃烧器研制开发工作取得了很大进展，并继续对直流燃烧技术进行改进和创新。1.2.2 燃烧器的分类燃烧器的形式很多，根据其出口气流的特征，煤粉燃烧器可分为直流燃烧器和旋流燃烧器两大类。出口气流为直流射流（组）的燃烧器为直流燃烧器。煤粉气流以一定的速度，从直流燃烧器的喷口直接射入炽热的炉膛部。由于气流不旋转，所以阻力小，直流射程相对旋流射程场，对烟气的贯穿能力也强，对后期混合有利。直流射程与喷口尺寸和射流的初速度有关。喷口尺寸越大初始速度越高，射程越长。射流的卷吸能力直接影响燃料的着火。卷吸
14、能力越强，速度衰减越快，射程也就越短。射流射入炉膛后，在炉微小的扰动，也会导致射流偏离原定的轴线方向，对炉空气动力场的组织产生影响。射流动量越大，越不容易偏转，射流的刚性也越好。对矩形的截面喷口，喷口的高宽比越小，其刚性越大。出口气流包含有旋转射流的燃烧器为旋流燃烧器。出口气流的初期扰动非常强烈，卷吸能力较强，但射程较短。射流的扩展角较大。1.3 本文的主要研究容 本课题的研究容主要是针对使用无烟煤的大型煤粉锅炉进行直流燃烧器的设计。包括炉膛截面设计、制粉系统的选定与燃烧器具体形式的设计。最后用FLUENT软件计算四角切圆炉膛部流场。第2章 直流煤粉燃烧器的简单介绍2.1 引言我国主要的常规能
15、源是煤，占能源总消耗的70%以上。随着锅炉熔容量和参数的提高，煤粉炉在电站中得到了广泛的应用。其主要燃烧设备为燃烧器。其中又以直流燃烧器应用最为广泛。2.2直流燃烧器的型式直流燃烧器的出口是由一组圆形、矩形或多边形的喷口组成。一次风煤粉气流、燃烧所需要的二次风以与中间仓储式制粉系统送粉是的热风乏气分别由不同的喷口以直流射流的形式喷进炉膛。燃烧器喷口之间保持一定的距离，整个燃烧器成狭长型。喷口射出的直流多为水平方向，有的直流燃烧器喷口可以在运行时在一定角度上下摆动。直流煤粉燃烧器根据一、二次风喷口的布置情况，可分为均等配风和分级配风两种形式。均等配风直流煤粉燃烧器：一、二次风喷口相间布置，即在每一个一次风喷口的上下两端均布置有二次风喷口，这样很有利于煤粉气流着火燃烧后，二次风能与时充分地供应燃烧所需氧气。故燃烧烟煤和褐煤使用较多。分级配风直流煤粉燃烧器：将一次风喷口集中布置在一起，二次风分级分阶段地送入燃烧的煤粉气流中，二次风喷口分层布置，且一、二次风喷口间保持较大的距离，以便根据燃烧状况控制一、二次风的混合时间。一次风喷口集中布置，意味着煤粉气流的着火和燃烧相对集中，有利于提高燃烧器区域局部热负荷和温度水平。但是不利于与二次风的充分混合，故有些燃烧器的二
