• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
W型燃煤锅炉掺烧酒糟的数值模拟
  • Title

    Numerical simulation of W-type coal boiler blended with distiller′s grains

  • 作者

    刘瑞东卓晓辉马仑程强罗自学周怀春

  • Author

    LIU Ruidong,ZHUO Xiaohui,MA Lun,CHENG Qiang,LUO Zixue,ZHOU Huaichun

  • 单位

    四川中电福溪电力开发有限公司华中科技大学煤燃烧国家重点实验室中国矿业大学电气与动力工程学院

  • Organization
    Sichuan Zhongdian Fuxi Electric Power Development Co.,Ltd.,;State Key Laboratory of Coal Combustion,Huazhong University of Science and Technology;School of Electrical and Power Engineering,China University of Mining and Technology
  • 摘要

    燃煤锅炉掺烧生物质对于碳减排具有积极的作用,同时还能够实现生物质的高效利用。因此,燃煤锅炉掺烧生物质一直是国内外关注的热点。目前已经开展了大量关于燃煤锅炉中掺烧污泥等物质的实验与模拟研究,而鲜见有关燃煤锅炉中掺烧酒糟的数值模拟研究。为了研究燃煤锅炉中掺烧酒糟对于炉内温度场、组分浓度场以及NOx排放等的影响,运用数值模拟手段,采用计算流体力学软件FLUENT中的涡耗散模型模拟煤粉与酒糟颗粒的混燃。首先验证了模拟手段的可靠性:在满负荷下,模拟得到的出口氧量、飞灰含碳量和NOx排放与相同条件下的实验结果吻合的较好。随后,进行了酒糟掺烧质量比例分别为0%、3%、6%、8%、10%的模拟计算。结果显示,掺烧酒糟后,燃烧器喷口附近着火距离有所缩短,但炉膛整体温度场无明显变化。掺烧酒糟对炉膛内的O2浓度分布无太大影响,但是,由于受到酒糟含水量的影响,H2O浓度在燃烧器喷口附近有所提升。最后,我们发现掺混酒糟对NOx的排放影响较为明显,其是掺混燃料氮含量和生物质挥发分释放造成的还原性氛围交互作用的结果。

  • Abstract

    Biomass co-firing in coal-fired power plants has the advantages of low conversion cost,flexible peak shaving,and safe operation,which has a positive effect on carbon emission reduction and can realize the efficient utilization of biomass. At present,a large number of experiments and simulation studies have been carried out on the blending of sludge and other substances in coal-fired boilers,but there are few numerical simulation studies on the blending of distiller′s grains in coal-fired boilers. In order to study the influence of blending distiller′s grains in coal-fired boilers on the temperature field,component concentration field and NOx emission in the furnace,the mixed combustion of pulverized coal and distiller′s grains was simulated by numerical simulation and the vortex dissipation model in computational fluid dynamics software FLUENT. The results show that the simulation method is reliable. Under full load,the simulated outlet oxygen,carbon content of fly ash and NOx emission are in good agreement with the experimental results under the same conditions. The simulation results of 0,3%,6%,8% and 10% of the mass fraction of distiller′s grains show that the ignition distance near the nozzle of the burner is shortened,but the overall temperature field of the furnace does not change significantly. The concentration distribution of O2 in the furnace is not significantly affected by the blending of distiller′s grains,the concentration of H2O is increased near the burner nozzle due to the influence of distiller′s grains water content. Blending distiller′s grains have a significant impact on NOx emission,which is the result of the interaction of reducing atmosphere caused by the nitrogen content of blending fuel and the release of biomass volatiles.

  • 关键词

    燃煤锅炉酒糟混燃氮氧化物数值模拟

  • KeyWords

    coal-fired boiler;distiller′s grains;co-combustion;nitric oxide;biomass

  • 基金项目(Foundation)
    国家自然科学基金(No.51776078)
  • 文章目录

    0 引言

    1 研究对象

    2 数学模型和计算方法

       2.1 数学模型

       2.2 网格划分

       2.3 边界条件

       2.4 研究工况

    3 酒糟掺混燃烧数值模拟结果分析

       3.1 模拟结果验证

       3.2 不同酒糟掺混比对温度场的影响

       3.3 不同酒糟掺混比对组分场的影响

       3.4 不同酒糟掺混比对NOx生成的影响

    4 结论

  • 引用格式
    刘瑞东,卓晓辉,马仑,等.W型燃煤锅炉掺烧酒糟的数值模拟[J].洁净煤技术,2022,28(3):65-71.
    LIU Ruidong,ZHUO Xiaohui,MA Lun,et al.Numerical simulation of W-type coal boiler blended with distiller′s grains[J].Clean Coal Technology,2022,28(3):65-71.
  • 相关文章
  • 相关专题
  • 图表
    锅炉三维模型
    锅炉三维模型
    HCN、NH3生成NO的机理
    HCN、NH3生成NO的机理
    磨煤机及燃烧器布置
    磨煤机及燃烧器布置
    不同掺混比例下锅炉中心截面温度分布云图
    不同掺混比例下锅炉中心截面温度分布云图
    不同掺混比例下沿程温度分布
    不同掺混比例下沿程温度分布
    不同掺混比例下O2和水蒸气体积分数分布云图
    不同掺混比例下O2和水蒸气体积分数分布云图
    不同掺混比例下沿程O2、水蒸气体积分数分布
    不同掺混比例下沿程O2、水蒸气体积分数分布
    不同掺混比例下NOx排放特性
    不同掺混比例下NOx排放特性
    不同掺混比例下沿程NO 体积分数分布
    不同掺混比例下沿程NO 体积分数分布
    不同掺混比例下煤粉燃尽特性
    不同掺混比例下煤粉燃尽特性
相关问题

主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会

©版权所有2015 煤炭科学研究总院有限公司 地址:北京市朝阳区和平里青年沟东路煤炭大厦 邮编:100013
京ICP备05086979号-16  技术支持:云智互联