CFB锅炉煤泥耦合生物质燃烧数值模拟研究

来源 :贵州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zel1988
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为实现经济社会发展全面绿色转型,近二十年来,中国政府优化能源结构,在大力发展光伏、风能、生物质能等一系列新能源发电技术方面取得举世瞩目的成就,但就目前和未来一段相当长的时期,传统的以化石燃料为主的火力发电机组仍将在电能贡献方面扮演主要角色,煤电仍将占据电力生产市场的主要部分。煤炭是火力发电主要消耗的传统能源,国内经济的迅速发展致使我国对电力需求急剧提升,导致煤炭资源消耗巨大,严重造成环境污染。因此,致力对火电机组燃料灵活性改造是解决此问题的关键手段。煤泥是原煤湿法洗煤工艺中产生的副产品,由于其具有高持水性、高灰分、低热值、粒度细等特点,限制了其在工业上的大批量利用。生物质(麦秆)具有高挥发分、污染物元素低、储量丰富及售价实惠等优点,将煤泥和生物质(麦秆)进行耦合燃烧即可充分节约资源又可有效控制污染物(NOx)生成,也是煤电向新能源发电的过渡和保障,是解决火电企业当前问题的有效措施。论文以贵州省西部某矿区一座自备电厂75t/h CFB锅炉为研究对象,采用FLUENT仿真软件对100%、80%、60%三种负荷下7组不同的煤泥与麦秆混合比例、不同的过量空气系数及不同的麦秆粒径下炉内的速度场、温度场、组份场及NOx浓度分布情况进行数值模拟研究。研究结果显示:添加生物质(麦秆)对炉内的燃烧具有助燃的效果,随着麦秆添加比例的增大炉内温度逐渐升高;CO主要集中分布在密相区且随着麦秆添加比例的增加其质量分数逐渐减小;NOx的浓度随添加比例的增加逐渐降低。经过综合分析对三种负荷下麦秆的添加比例作出以下建议:100%负荷最佳添加比例是15%,80%负荷添加比例不宜超过15%,当负荷为60%时,20%的添加比例为最佳。过量空气系数对炉内速度场分布具有较深的影响,随着过量空气系数的增加,炉内整体的温度和NOx浓度均随之提高,当过量空气系数α=1.2、α=1.3、α=1.4时,其炉膛出口温度相对来说过高且炉膛出口NOx较高,过量空气系数为1.1时较为合适;炉内温度随颗粒粒径增加而逐渐降低,粒径为12mm时炉内截面温度最大值相对于粒径为2mm时降低了119K,出口截面温度相比降低了106K,降幅分别为9.16%和8.26%。炉内NOx浓度随颗粒粒径的增大不断升高,麦秆粒径为12mm时出口截面上的NOx浓度相对于2mm增加了32ppm,上升幅度达到了41.03%。建议麦秆粒径选择在5-8mm之间为最佳。通过研究得出了三组负荷下的最佳添加比例,且针对80%负荷下的工况4进行了过量空气系数和麦秆粒径对燃烧特性及NOx生成影响的研究,以期对电厂的实际运行具有一定的参考价值。
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