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300MW对冲燃烧锅炉低NOx燃烧数值模拟

赵耀光  
【摘要】:火电厂燃煤产生的NOx排放日益严重地危害着人类自身的健康和生存环境。研究锅炉燃烧和NOx生成过程,降低NOx的排放,具有工程实际意义。 与使用直流燃烧器的四角切圆锅炉相比,使用旋流燃烧器的对冲锅炉在抗结渣腐蚀、低负荷稳燃、烟温偏差等方面有其独特的优势,但其NOx排放量要高于四角切圆锅炉。为降低对冲锅炉的NOx排放量,本文采用流体力学方法,对中心给粉旋流锅炉中的煤粉燃烧过程进行了模拟计算,提出了降低其NOx生成的方法。具体工作和结论如下: 1、以某电厂使用中心给粉旋流燃烧器的300MW墙式对冲锅炉为研究对象,建立了单个中心给粉燃烧器煤粉扩散燃烧和NOx生成-还原模型,模拟了单个中心给粉燃烧器中的煤粉燃烧过程,研究了燃烧过程中浓缩环结构、煤粉粒径及进煤量对燃烧器NOx排放性能的影响,结果表明,燃烧器浓缩环距端口距离为325mm、浓缩环间距为80mm及煤粉粒径为120μm时,燃烧器有较高的燃烧效率、较低的NOx排放和较轻的结渣腐蚀。 2、在对单个燃烧器研究的基础上,建立了300mw对冲锅炉的模型,研究了使用中心给粉旋流燃烧器时锅炉的一次风率、二次风率、过量空气系数对锅炉NOx排放性能的影响,得出当锅炉的一次风率为25%-30%、内二次风率为30%-40%,外二次风率为60%-70%时,过量空气系数为1.2左右时,锅炉有比较好的脱氮效果和燃烧效率。 3、对于使用中心给粉旋流燃烧器的锅炉,各个燃烧器独立燃烧,相互间影响很小。气流进入炉膛后形成回流区,可保证煤粉的及时着火燃烧。炉膛内火焰充满度良好,烟温分布合理。 4、使用浓淡燃烧技术和空气分级技术,炉膛内可形成还原性气氛来抑制NOx的生成,锅炉具有较低的NOx排放量。 5、通过对中心给粉旋流燃烧器结构和运行工况的改造,在保证锅炉燃烧效率和安全运行的前提下,锅炉的NOx排放量得到了明显的降低。 本文的创新点是:本文采用计算流体力学方法,对中心给粉旋流锅炉中的煤粉燃烧过程进行了模拟计算,给出了既能保证较高的燃烧效率又能降低NOx排放的优化参数。 通过对中心给粉旋流燃烧器结构和运行工况的改造,在保证锅炉燃烧效率和安全运行的前提下,锅炉的NOx排放量得到了明显的降低。


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