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3百叶窗煤粉浓缩器内气固两相流的数值模拟 11
3.1 引言 11
3.2初始条件与模拟工况 11
3.2.1 初始条件 11
3.2.2 模拟工况 11
3.3模拟方案制定 12
3.3.1 基本假设 12
3.3.2 离散相模型的计算策略 12
3.4模拟过程 13
3.4.1 建模及网格化分 13
3.4.2 连续相求解 14
3.4.3 设置离散相 16
3.4.4 气固耦合 18
3.4.5 收敛判定 19
4结果分析 21
4.1叶片级数对百叶窗煤粉浓缩器性能指标影响的分析 21
4.2叶片级数对百叶窗煤粉浓缩器流场影响的分析 22
4.2.1压力变化 22
4.2.2速度变化 23
4.3叶片级数对百叶窗煤粉浓缩器内颗粒的影响 25
4.3.1颗粒浓度变化 25
4.3.2粒径为20μm的颗粒的轨迹 28
4.3.3粒径为60μm的颗粒的轨迹 30
5结论与展望 32
5.1结论 32
5.2展望 32
参考文献 33
致 谢 34
1绪论
1.1课题背景及意义
中国是煤炭的 生产和消费大国，也是世界上少数以煤 炭为主要一次能源的国家。截至2014年年底，中国煤炭探明储量为1145亿吨，其中无烟煤和烟煤为622亿吨，次烟煤和褐煤为523亿吨，占世界煤炭探明储量的12.8%，储采比为30年；煤炭产量为38.74亿吨，占世界煤炭产量的46.9%；煤炭消费为19.62亿吨油当量，比2013年增加0.1%，占全国一次能源消费的66.03%[1]。因此，在今后相当长的一 段时期内煤炭仍将是我国的主要能源。
从我国煤炭消费情况来看，煤炭主要用于火力发电。2014年火力发电量占我国总发电量的比例高达75.20%[2]。然而，在燃煤电力产业向国民经济源源不断地输送动力的同时也在不断地对环境产生着负面影响。据统计，我国由于燃煤所产生的NOx、SO2、烟尘和CO2等污染物分别占总污染排放的67%，70%，90%[3]。其中，NOx不 仅会形成光化学烟雾，还会破坏臭氧层以 及造成其他危害，是大气的首要污染物。为了应对这一威胁，我国推出了相应的指导意见并明确要求进一步扩大对燃煤电厂环境污染的治理。在这一背景下，大力开展对低NOx排放的新型燃烧技术的研究极其重要。浓淡煤粉燃烧技术是近年来国内外 采 用的一 种新型燃烧技术，该技术是通过将一 次风煤粉气流 分成两股含煤量不同的气流，即含煤粉多的浓气流和含煤量较少的淡气流，分别送入炉内燃烧。这种方法可以让浓煤粉流在过量空气系数远小于1的条件下燃烧，而淡煤粉流在空气系数远大于1的条件下燃烧，这样就减少了煤粉在高浓 度燃烧时由于缺氧产生的燃料型NOx和在低浓度燃烧时温度过高产生的温度型NOx[4]。百叶窗煤粉浓缩器作为水平浓淡燃烧器的核心 部件已经在实验研究和实际生产方面都已经得到了充分的验证。然而，决定百叶窗煤粉燃烧器性能的 因素错综复杂，本课题所要探讨的是叶片级数与百叶窗煤粉浓缩器性能之间的关系。由于相关的研究和报道不多，所以在这方面值得尝试与探究。