35mwth锅炉直供氧式旋流燃烧器速度场试验及全炉膛数值模拟

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1、分类号学号M201270874学校代码10487密级硕士学位论文35MWth锅炉直供氧式旋流燃烧器速度场试验及全炉膛数值模拟学位申请人：王文鹏学科专业：热能工程指导教师：丘纪华教授答辩日期：2015年5月21日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringExperimentalStudiesofDirectly-Oxygen-SupplySwirlBurnerinthe35MWthBoilerandNumericalSimulationintheFurnac

2、eCandidate:WangWenpengMajor:ThermalEngineeringSupervisor:Prof.QiuJihuaHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学

3、位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文不保密□。属于（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要近些年来，日益严重的“温室效应”对全球范围内的生态和气候造成了明显的影响，严重制约着人类社会的发展，因此控制温

4、室气体的排放势在必行。而我国的能源供应又是以煤炭为主，调整和优化能源结构在短期内难以实现。富氧燃烧（Oxy-fuel）技术作为一种有效的碳捕集技术具有巨大的发展潜力，得到许多国家的重视。而目前富氧煤粉燃烧器的研究大多仍处于中试阶段，尚未实现工业化应用。本文结合富氧燃烧技术特性和0.3MWth直供氧式旋流燃烧器的特点设计出适合35MWth的富氧燃烧锅炉的富氧燃烧器，重点考虑影响该燃烧器燃烧火焰长度的因素。根据锅炉容量和设计煤种进行燃烧器的热力计算，针对不同一次风速和内外二次风强度设计工况并进行冷态试验，试验结果表明内外二次风旋流强度均不宜太大，以免产生扩散气流，且携带煤粉的一次风也不能

5、过大以免破坏回流区。在此基础上，通过数值模拟方法对燃烧器及炉膛内的煤粉燃烧过程进行模拟，模拟结果表明该燃烧器设计合理，可以较好的组织煤粉的富氧燃烧，温度分布和浓度分布都较为合理，具有一定的火焰调节能力，能满足35MWth锅炉的燃烧要求。对于本文所设计的燃烧器，最内层的内二次风输送纯氧，其旋流强度直接影响煤粉与氧气的前期混合和燃尽程度，为使煤粉及时着火燃烧，应增大内二次风旋流强度，以强化氧气和煤粉的早期混合；一次风携带煤粉位于内二次风和外二次风之间，其刚性对于回流区有重要影响，为使煤粉能完全与内二次风混合，一次风速不能过高，以免破坏回流区；燃烧器的外二次风量最大且位于整个气流最外层，其

6、衰减程度直接影响火焰的长度，对于保证气流外形和整体气流刚性有重要作用。其旋流强度不能过大以避免气流贴壁，在产生稳定的回流区的基础上调节外二次风旋流强度能直接控制火焰长度。综上，对于不同的煤种和不同的燃烧需要，应综合考虑以上因素以得到满意的结果。关键词：富氧燃烧直供氧式旋流燃烧器速度场回流区数值模拟I华中科技大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,thegreenhouseeffectwhichwascausedbyCO2emissionincreasinglyhassignificantimpactontheglobalclimateandecology.Itis

7、amustforustoreduceCO2emissionbecauseoftheseriouslyresults.Howeverourcountry'senergysupplyisgivenprioritytowithcoal,itisverydifficultforustoadjustandoptimizetheenergystructureinashorttime.Oxygen-enrichedcombustion(oxy-fuel)technolo