开题报告-石宏涛.docVIP

中国计量学院 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名： 石宏涛 学 号： 0600203139 专 业： 热能与动力工程 班 级： 06热能1班 设计（论文）题目： 煤粉工业锅炉燃烧器流场特性实验研究 指导教师： 孙公钢 二级学院： 计量测试工程学院 2010年 4月10日 煤粉工业锅炉燃烧器流场特性试验研究 开题报告 1. 课题的背景及意义 在我国化石能源资源探明储量中，90%以上是煤炭。石油资源量约为1040亿吨，天然气资源量约47万亿立方米。在能源利用方面当然以煤为主要利用手段，尽管人们对煤炭资源大量开发，使煤炭贮存量急剧下降，但对于煤的利用在未来50年以内仍占据着主要位置[1-2]。 在我国对于煤炭的利用方??，很大一部分被用于锅炉燃烧。从工业煤粉锅炉的燃煤方面来看，以链条炉居多，但其实际运行效率只有60%左右，且能源利用率低，煤的浪费大， CO2、SO2、烟尘飞灰正在逐年增多。同时在不久召开的哥本哈根会议上，认定了“防止全球平均气温再上升2℃”和“在2050年前全球排放量减到1990年的一半”，到2050年，煤碳减排要求世界人均能耗不高于2.5t标煤／a。所以，为了响应世界各国对环境问题的号召，以及为了人类自身的生存环境的提高，节能减排，刻不容缓。调查显示，全国火力发电用煤量占全国总用煤量的1/3，所以要解决好环境问题，火电厂的用煤问题必须得到很好的解决[3]。 为了解决工业锅炉的燃煤问题，锅炉的燃烧方式采用悬浮燃烧可以很好地提高燃烧效率。但由于磨制很细的煤粉需要大型的设备和占用大量的场地，所以国内很少采用这种悬浮燃烧方式。而在工业煤粉锅炉中燃烧器的设计是关键。由于工业锅炉的炉膛比较小，这就要要求燃烧器能组织好炉内的流场分布。通过改变一次、二次风风速和内二次风旋流强度，以及钝体流通阻塞率等参数，来研究燃烧器出口附近的流场特性[4]。 在实际研究中对于燃烧器流场特性的研究可分为冷态空气动力场（冷炉空气动力场）和热态空气动力场，冷态空气动力场的研究作为热态空气动力场研究的基础和前提，是为热态而服务的；模拟冷态空气动力场是为研究锅炉结构，了解锅炉的特性，为锅炉优化结构设计和流场参数提供理论依据[5-6]。所以把研究锅炉冷态空气动力场特性作为重点研究对象。 通过对工业煤粉锅炉燃烧器流场特性的研究，更好地分配一、二次风风量和风速，改变燃烧器的流场特性，使煤粉在炉膛内能够稳定高效地燃烧，提高了燃烧效率，同时也防止了结渣等现象[7]。进一步说为全国的节能减排、低碳经济、绿色煤电、绿色环境等事业做出了贡献。 2. 研究现状 根据锅炉燃烧器布置方式的不同大致可以分为直流燃烧器和旋流燃烧器。在我国的电站锅炉中，燃烧方式多是选用直流燃烧器四角布置。四角切圆燃烧方式由于采用链式着火、煤粉燃烧火焰行程长、炉内混合强烈、燃烧效率高、煤种适应广等特点，所以被广泛应用[13-14]。气流在炉内形成单切圆或双切圆的强化燃烧方式。试验通过研究中心风、二次风调整对流场影响的规律，对单台燃烧器所形成的空气动力场进行数值仿真；并进行一次风管阻力调平、二次风风门挡板调节特性及空气动力场试验，为锅炉在第1次启动和热态燃烧条件下提供调整依据，再经过比较，炉内空气动力场切圆中心与炉膛中心吻合较好，切圆椭圆度较好，仿真结果和测试结果基本吻合[14-18]。这些都是作为国内研究煤粉锅炉燃烧器流场特性试验的基本流程。 但是，在国外一些发达国家大多采用大容量高参数锅炉，且燃烧器大多采用旋流煤粉燃烧器。燃烧器作为火力发电厂中燃烧系统的核心部件，旋流燃烧器因为能够形成中心回流区，卷吸高温烟气，促进煤粉的着火等特点，在工程上已经得到了广泛的应用[19]。旋流燃烧器的功能在很大程度上取决于旋转气流的特性，尤其是旋转气流的出口形状，旋流燃烧器出口前具有显著的回流区和涡流区，对燃烧火焰的稳定和锅炉稳定运行有重要作用。实验依据相似模化理论搭建冷态实验台，可以利用热膜风速仪测量数据，分析流场的流动情况；利用等速取样枪测量一次风的飞灰浓度；分析燃烧器一次风的煤粉浓度分布情况，通过对实验结果分析对比，从而提出最佳的解决方案[20]。这些都是旋流燃烧器流场特性所研究的对象。 3. 课题基本内容和要解决的主要问题 3.1.课题