【正文】 要研究內(nèi)容 3第2章 直流煤粉燃燒器的簡單介紹 4 引言 4 直流燃燒器的型式 4 直流燃燒器的四角布置方式 4 本章小結(jié) 6第3章 爐膛及制粉系統(tǒng)的設(shè)計選取 7 引言 7 煤粉鍋爐爐膛橫截面設(shè)計 7 煤粉爐爐膛概述 7 煤粉爐爐膛的設(shè)計 7 制粉系統(tǒng)的選取 12 磨煤機(jī)簡介 12 制粉系統(tǒng)的分類 13 本章小結(jié) 13第4章 直流煤粉燃燒器的設(shè)計 14 引言 14 直流燃燒器各種風(fēng)的設(shè)計計算 14 直流燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 本章小結(jié) 18第5章 用FLUENT軟件計算四角切圓流場 19 引言 19 FLUENT軟件簡介 19 FLUENT的組成 19 FLUENT程序的求解步驟和問題 19 FLUENT軟件流場計算 20 用GAMBIT建立計算模型 21 利用FLUENT 3D求解器進(jìn)行求解 23 本章小結(jié) 30結(jié) 論 31致 謝 32參考文獻(xiàn) 33第1章 緒 論 課題背景及研究的目的和意義 隨著經(jīng)濟(jì)、 社會的發(fā)展 ,、 石油、 天然氣等化石燃料仍然是人類賴以生存的主要能源. 對我國來說 ,煤在我國的能源總消費中占有 70 %以上的份額 .電力行業(yè)是我國的第一耗煤大戶 ,因此電力行業(yè)的節(jié)能降耗對全國能耗降低目標(biāo)的實現(xiàn)有舉足輕重的影響. 在我國火力發(fā)電廠中 ,煤粉爐得到了廣泛應(yīng)用. 鍋爐技術(shù)發(fā)展的趨勢是容量的增大和參數(shù)的提高 ,其中燃燒技術(shù)的發(fā)展是一個重要方面. 燃燒器是鍋爐燃燒系統(tǒng)的關(guān)鍵部件 ,其主要作用是向爐膛內(nèi)輸送燃料和空氣 ,并組織合理的混合與燃燒. 燃燒器的主要評價指標(biāo)是使煤粉氣流能夠穩(wěn)定著火、 燃盡 ,（能耗）有重大影響 .且隨著目前環(huán)境污染的壓力增大 ,燃燒器的污染物控制(特別是 NOx 生成量的控制)也已成為燃燒器性能的重要考察指標(biāo). 煤粉燃燒器具有特殊設(shè)計的多級多嘴送風(fēng)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，能在短時間內(nèi)使煤粉產(chǎn)生高溫渦流，具有燃燒完全，熱利用率高，消煙除塵、高效節(jié)能，改善工作條件，減輕勞動強(qiáng)度等優(yōu)點，是節(jié)能環(huán)保的理想產(chǎn)品，深受廣大客戶歡迎。其作用是：將攜帶煤粉的一次風(fēng)和助燃的二次風(fēng)送入爐膛，并組織一定的氣流結(jié)構(gòu)，使煤粉迅速穩(wěn)定的著火；二次風(fēng)的及時供應(yīng)，使煤粉在爐內(nèi)達(dá)到迅速的完全燃燒。（2） 有較好的煤種適應(yīng)性，具有良好的調(diào)節(jié)性能。（4） 易于實現(xiàn)遠(yuǎn)程活自動控制。 燃燒器的發(fā)展燃燒器從開始使用到現(xiàn)在的發(fā)展，走過了漫長的過程。目前國外大型燃煤鍋爐的特點：（1） 從專利權(quán)和掌握技術(shù)熟練程度方而考慮，某專業(yè)公司燃燒器的設(shè)計總是采用角式布置切圓燃燒方式。這種調(diào)節(jié)汽溫的方式具有結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)節(jié)方便,反應(yīng)靈敏,投資節(jié)省等優(yōu)點。 上世紀(jì) 80 年代始 ,我國開始引進(jìn)國外的鍋爐技術(shù)，取其精華去其糟粕，主要引進(jìn)了直流燃燒器 ,我國的大型燃煤鍋爐大部分采用直流燃燒器。 燃燒器的分類燃燒器的形式很多，根據(jù)其出口氣流的特征，煤粉燃燒器可分為直流燃燒器和旋流燃燒器兩大類。煤粉氣流以一定的速度，從直流燃燒器的噴口直接射入熾熱的爐膛內(nèi)部。直流射程與噴口尺寸和射流的初速度有關(guān)。射流的卷吸能力直接影響燃料的著火。射流射入爐膛后，在爐內(nèi)微小的擾動，也會導(dǎo)致射流偏離原定的軸線方向，對爐內(nèi)空氣動力場的組織產(chǎn)生影響。對矩形的截面噴口，噴口的高寬比越小，其剛性越大。出口氣流的初期擾動非常強(qiáng)烈，卷吸能力較強(qiáng)，但射程較短。 本文的主要研究內(nèi)容 本課題的研究內(nèi)容主要是針對使用無煙煤的大型煤粉鍋爐進(jìn)行直流燃燒器的設(shè)計。最后用FLUENT軟件計算四角切圓爐膛內(nèi)部流場。隨著鍋爐熔容量和參數(shù)的提高，煤粉爐在電站中得到了廣泛的應(yīng)用。其中又以直流燃燒器應(yīng)用最為廣泛。一次風(fēng)煤粉氣流、燃燒所需要的二次風(fēng)以及中間倉儲式制粉系統(tǒng)送粉是的熱風(fēng)乏氣分別由不同的噴口以直流射流的形式噴進(jìn)爐膛。噴口射出的直流多為水平方向，有的直流燃燒器噴口可以在運行時在一定角度內(nèi)上下擺動。均等配風(fēng)直流煤粉燃燒器：一、二次風(fēng)噴口相間布置，即在每一個一次風(fēng)噴口的上下兩端均布置有二次風(fēng)噴口，這樣很有利于煤粉氣流著火燃燒后，二次風(fēng)能及時充分地供應(yīng)燃燒所需氧氣。分級配風(fēng)直流煤粉燃燒器：將一次風(fēng)噴口集中布置在一起，二次風(fēng)分級分階段地送入燃燒的煤粉氣流中，二次風(fēng)噴口分層布置，且一、二次風(fēng)噴口間保持較大的距離，以便根據(jù)燃燒狀況控制一、二次風(fēng)的混合時間。但是不利于與二次風(fēng)的充分混合，故有些燃燒器的二次風(fēng)噴口設(shè)計為可上下擺動的形式。 直流燃燒器的四角布置方式 直流煤粉燃燒器與爐膛的配合方式不同，其爐內(nèi)形成的空氣動力廠特性也不同。燃燒器的布置形式有前后墻對沖布置、爐膛頂部布置、爐膛中部布置、四角切圓布置等等。切向燃燒的爐內(nèi)空氣動力特性對煤粉的燃燒有很大的影響。由于引風(fēng)機(jī)的抽力，迫使氣流旋轉(zhuǎn)上升，形成一個旋轉(zhuǎn)上升的氣流，這不僅改變了火焰在爐內(nèi)的充滿情況，而且延長了煤粉氣流在爐內(nèi)的停留時間，有利于煤粉的燃盡。直流射流射程長，對煙氣的貫穿能力強(qiáng)，爐內(nèi)氣流的強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)使后期湍流混合強(qiáng)烈，煤粉的燃盡條件較理想。此種布置方式，出口氣流兩側(cè)補氣差異小，氣流偏離較輕風(fēng)粉管道對稱。（2） 兩角對沖，兩角相切或一次風(fēng)對沖，二次風(fēng)切圓：可改善出口氣流的偏離，有利于避免爐膛結(jié)渣。（3） 雙切圓布置：四角一、二次風(fēng)口相切于不同直徑的圓或?qū)侨紵鞲髯韵嗲杏诓煌睆降膱A，用于截面長寬比較大的爐膛，可改善氣流偏斜，防止實際切圓的橢圓度較大。（4） 八向或六向切圓布置：適用于截面較大的單爐膛，特別適用于大容量褐煤爐。（5） 雙爐膛切圓布置：大容量鍋爐有時采用這種布置，通常兩爐膛氣流旋轉(zhuǎn)方向相反。 （a） （b） （c） （d） （e）圖21 切圓燃燒布置方式（a）正四角切圓 （b）兩角相切兩角對沖 （c）雙切圓 （d）八向布置（e）雙爐膛切圓 本章小結(jié)燃燒器有各種不同的型式及布置方式，應(yīng)根據(jù)設(shè)計的煤種和設(shè)計需要進(jìn)行合理的選擇。燃燒器與爐膛的配合方式采用正四角單切圓布置方式。燃燒器的設(shè)計與爐膛的橫截面形狀、制粉系統(tǒng)的選取息息相關(guān)。 煤粉爐爐膛概述爐膛是供煤粉充分燃燒的空間。故爐膛應(yīng)該有合理的形狀及足夠的空間，并與燃燒器共同組織爐內(nèi)燃燒空氣動力場，保證火焰在爐內(nèi)充滿良好，不貼壁，并有均勻的截面熱負(fù)荷分布。為更便于組織良好的切圓燃燒方式。其高度的一半是爐膛的下部邊界。 煤粉爐爐膛的設(shè)計煤粉爐爐膛的設(shè)計很是復(fù)雜，在本設(shè)計中，僅設(shè)計出與燃燒器的設(shè)計計算有關(guān)的主要部分，包括爐膛橫斷面、爐膛高度及冷灰斗的設(shè)計，煙窗及前后測墻水冷壁的設(shè)計在本設(shè)計中并不重要，忽略。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中所給無煙煤的成分，計算出初始數(shù)據(jù)（各種氣體的體積），如下表31：表31 初始數(shù)據(jù)序號名稱符號計算公式或來源結(jié)果單位1理論空氣容積*(Car+*Sar)+*Oarm3/Kg2ＲＯ２容積*(Car+*Sar)m3/Kg3Ｎ２理論容積*V+*Nar/100m3/Kg4Ｈ２Ｏ理論容積*Har+*Mar+*Vm3/Kg5理論煙氣容積m3/Kg6飛灰中純灰分額——7煙氣中飛灰質(zhì)量濃度Kg/Kg8煤的折算灰分g/MJ 初始數(shù)據(jù)中得出了理論空氣量，三原子氣體、氮氣和水蒸汽的理論容積，以及飛灰質(zhì)量濃度，為以下的計算做準(zhǔn)備。在不同的煙道處，總煙氣的焓值也不同。煙氣特性及焓溫表得出之后，接下來便進(jìn)行鍋爐熱量和計算燃料消耗量的計算。本設(shè)計中為更好的組織四角切圓燃燒，爐膛橫斷面設(shè)計為正方形。制粉系統(tǒng)的選用和設(shè)計是要在保證磨煤單位消耗最經(jīng)濟(jì)的情況下，安全可靠的將燃燒所需的煤粉通過燃燒器送入爐膛中懸浮燃燒，并提供一定的符合鍋爐穩(wěn)定燃燒需要的風(fēng)量和風(fēng)壓。 磨煤機(jī)簡介磨煤機(jī)是煤粉制備系統(tǒng)的主要設(shè)備。按照磨煤部件的轉(zhuǎn)速可分為：低速磨煤機(jī)、中速磨煤機(jī)和高速磨煤機(jī)。鋼球磨煤機(jī)適應(yīng)煤種廣，尤其適合磨制其他磨煤機(jī)不宜磨制的煤種，如硬度大、磨損性強(qiáng)的煤及無煙煤、貧煤、高灰分和高水分的劣質(zhì)煤等。磨煤機(jī)的選用與煤種特性、要求經(jīng)濟(jì)細(xì)度及鍋爐負(fù)荷有關(guān)。對于電站鍋爐，主要分為中間儲倉式和直吹式兩種制粉系統(tǒng)。由于中間有個煤倉，所以磨煤機(jī)的運行處理不必時刻與鍋爐配合，制粉量不必與燃煤量一致，故其運行有一定的獨立性，可以一直保持在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷下運行，并保證整個設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性。直吹式制粉系統(tǒng)中，磨制合格的煤粉全部直接送入鍋爐內(nèi)燃燒。 本章小結(jié)為更好的組織四角切圓燃燒流場，本設(shè)計中爐膛的橫斷面設(shè)計為正方形，四個燃燒器分別置在爐膛下部四角處。第4章 直流煤粉燃燒器的設(shè)計 引言燃燒器的設(shè)計包括一、二、三次風(fēng)的選取和燃燒器個噴口具體具體尺寸的設(shè)計。為了保證燃燒的穩(wěn)定性，必須保持較高的爐膛溫度，因此在燃燒器的一、二、三次風(fēng)的選取上采?。海?） 為了保證著火的穩(wěn)定性，減少煤粉氣流的著火熱，我國燃用無煙煤的鍋爐均采用熱風(fēng)送粉，熱風(fēng)溫度一般選取為380~420℃，故采用中間儲倉式制粉系統(tǒng)。三次風(fēng)應(yīng)不影響爐膛內(nèi)燃燒中心的燃燒過程，又能加強(qiáng)爐內(nèi)氣體的擾動和混合，同時有利于三次風(fēng)中細(xì)粉的燃盡。周界風(fēng)風(fēng)層薄，風(fēng)速高，有利于將高溫?zé)煔饩砦胍淮物L(fēng)氣流中。（3） 磨煤廢氣作為三次風(fēng)在爐膛上部噴入，三次風(fēng)量按照制粉系統(tǒng)而定，一般約占總風(fēng)量的10~20%，對高水分和高灰分的劣質(zhì)煤，三次風(fēng)量有可能達(dá)到25~30%。燃燒器一、二、三次風(fēng)的選取設(shè)計計算