文档介绍：华北电力大学科技学院
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学号: 姓名:
所在系别: 专业班级: 环境工程
指导教师:
原文标题: Three-dimensional modeling of utility boiler
pulverized coal tangentially fired furnace
电厂四角切圆燃煤锅炉的三维建模
核科学“长春花”的研究所,实验室热工和能源,PO 522,11001贝尔格莱德,塞尔维亚和黑山,贝尔格莱德大学机械工程学院,11120贝尔格莱德Kraljice Marije1635,塞尔维亚和黑山。
摘要
本文介绍了电站锅炉煤粉在四角切圆燃烧干底炉的数值模拟过程的结果。已进行专门开发的综合数学模型的模拟。模型的主要特点是一个三维的几何形状,K-Ê气体湍流模型,欧拉-拉格朗日方法,颗粒湍流相互作用,颗粒扩散的扩散模型,六通量辐射模型的方法和煤粉燃烧模型基于全球颗粒动力学和实验获得的动力学参数。已经对210兆瓦的锅炉炉膛燃烧着的塞尔维亚褐煤、煤炭及煤炭质量不同的磨矿细度的五个操作制度进行了模拟。该模型成功地预测炉的过程和操作特性的影响的参数(类似的烟道气体温度和炉壁的辐射通量)。预测的火焰温度和可燃物在底灰中的百分比在良好的协议与测量结果。开发的模型可以找到不同的应用程序,无论是在研究和实践。
关键词:三维模型;四角切向燃烧炉;煤粉
1绪论
煤粉切向燃烧炉被广泛用于全球发电行业归功于他们的一些优势,如均匀的热通量的炉壁和氮氧化物排放量低于其他的点火类型。对于炉的进一步研究需要通过实验和模拟。满量程的测量是相当高的费用的限制,数值模拟提供了一个具有成本效益和功能强大的工程工具,补充实验研究。由于特有的空气动力学的切向燃烧炉,炉内部的流动[1],以及在燃烧过程中,发现是被复杂的用于建模。尽管如此,综合性的大型四角切圆燃烧炉燃烧模型,基于三维差分守恒方程数值解,一直受到许多研究[2-8]。模型彼此,在本文提出的模型在许多方面是相似的。大多数使用的变化SIMPLE算法的K-E的气体湍流模型,或者一些衍生品,如RNG K-E模型[5]或k-E-KP两相湍流模型[6]。气相守恒方程在大多的时间平均,但有些建议用Favre平均方程代替[3]。通常的两相流用欧拉- 拉格朗日方法和PSI-Cell方法相耦合来描述,也有一些例外是采用欧拉- 欧拉方法[8],或两流体的运动轨迹模型[6]。大部分的燃烧子模型,治疗颗粒脱挥发分,焦炭氧化和附加的气相反应分开[2-8]。在炉内的热辐射为蓝本,通过各种方法,如离散传递法[2],离散坐标法[3,6,7],六通量的方法[4],蒙特卡罗方法[5]和P-1模型[8]。虽然商业码已经成功应用[7,8],研究工作仍在给世界各地的炉子专门开发的综合模型[1-6]。
本文介绍了电站锅炉煤粉在四角切圆燃烧干底炉的数值模拟过程选取的结果。在模拟的过程是基于一个综合性的三维微分数学模型,专门开发为目的。该模型的子模型和建模方法提供了这样的组合,以平衡子模型的复杂计算的实用性。3D几何,欧拉- 拉格朗日方法,K-Ê气体湍流模型,颗粒湍流相互作用,颗粒扩散的扩散模型,六通量辐射模型的方法和煤粉颗粒燃烧模型的基础上的全球性粒子动力学和实验取得煤炭动力学参数的模型的主要特点。更详细地描述在本文中的炉子的几何形状比在一些参考文献[4,6],与燃烧器中模拟出众的细节,如在[1,7]。颗粒分散的动荡扩散模型的应用,提供更好的计算效率比随机模型[2,5,7]。相反,[2-8],气体湍流的效果的颗粒也被建模。由于缺乏实验数据的情况下,用案例研究煤,以考虑更复杂的燃烧机理,选择一个全球性的颗粒燃烧模型,在一个复杂的燃烧过程中一起处理所有单个进程。210兆瓦锅炉炉膛燃烧煤粉的五项操作制度塞尔维亚褐煤,煤炭及煤炭质量的磨矿细度的不同,已经作出预测。对炉工艺参数的影响进行了研究和选定的预测相比,与满量程测量。参数计算和比较的综合模型,并提出了验证,证明其适用性。
S. Belosevic et al./ 国际杂志的传热和传质49(2006)3371-3378
命名法
A Arrhenius关系参数(m/s) E 湍动能耗散率()
A 粒子的横截面面积(m²) vpt 颗粒湍流扩散系数()
B,f,s 散射方向系数( - ) vt 流体湍流扩散系数()
Cp 比热() ρ密度
D 分子扩散系数() σp 普朗特- 施密特粒子号( - )
d 直径(m) τ时间(s)
E 煤的活化能() τp 粒子响应时间(s)
F 总辐射热通量() τt 气相Lagrangian积分时间尺度(S)
g 重力加速度(m) Φ一般变量
I 辐射强度() Xp