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600MW“W”火焰锅炉低NO_x燃烧数值模拟

谷丽景  
【摘要】:环境污染和能源利用问题在世界范围内已经严重威胁到人类的生存和发展,控制NOx排放量成为了电力工业发展的一项重要课题。通过优化运行,可以使燃煤机组得到高效、低NOx运行。因此,研究煤燃烧中NOx的生成机理及其控制方法意义重大。本文针对某电厂600MW超临界“W”火焰锅炉在实际运行中出现的NOx排放高的问题,利用Fluent数值软件对炉内燃烧情况进行数值模拟,研究了在上炉膛不同位置开设单层燃尽风、双层燃尽风不同配比、双层燃尽风的不同倾角、一次风喷口与乏气喷口位置全部互换、一次风喷口与乏气喷口位置全部互换,拱上开燃尽风和一次风喷口与乏气喷口位置间隔互换,拱上开燃尽风等几种工况下整个炉内的燃烧特性和NOx的排放规律、影响因素,为W火焰锅炉降低NOx排放提供参考依据。首先,根据质量守恒、动量守恒、能量守恒,炉内湍流流动、气固两相流和挥发份析出模型,燃烧、脱挥发份焦炭燃烧和炉内辐射模型以及NOx排放模型建立W火焰炉内燃烧过程的数学模型。其次,建立W火焰锅炉模型,设定入口边界条件、出口边界条件及壁面条件。最后,本文研究得到了上炉膛燃尽风喷口的位置对NOx排放的影响,确定了上炉膛燃尽风喷口为2m时是比较合适的,并且炉膛出口NOx排放量降低较为明显,与原工况相比NOx排放下降了17.6个百分点。在上炉膛2m处,开设了双层燃尽风,当上下燃尽风配比为1:1.67时,更有利于炉内的燃烧和NOx排放量的降低。与开单层燃尽风喷口相比,开设双层燃尽风使炉膛出口NOx下降了10.7个百分点,对于抑制NOx的生成效果还是比较明显的。同时,对双层燃尽风进行了倾角实验,结果显示倾角为10°的时候,能有效的降低NOx的排放。在进行一次风与乏气喷口位置全部互换、一次风与乏气喷口位置全部互换,拱上开设燃尽风以及一次风与乏气喷口位置部分互换,拱上开设燃尽风的模拟实验时,研究了炉内燃烧情况、实现煤粉在拱下的分级燃烧以及降低NOx排放的改造方案。结合模拟数据综合考虑,得出一次风与乏气喷口部分互换,拱上开设燃尽风的工况较好,使炉内燃特性得到明显改善。


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