影响焦炉NO_x生成的数值模拟

选取JN60型焦炉的单对立火道,利用CFD数值模拟,对传热传质过程进行仿真,计算结果与设计值基本吻合。在此基础上改变焦炉热流密度和跨越孔尺寸,从污染物源头降低NO_x的排放,从而指导工程实际。模拟结果表明,热流密度对NO_x影响很大,当热流密度为4 800 W/m~2时,NO_x浓度为742 mg/m~3,当热流密度为7 600 W/m~2时,NO_x浓度为135.1 mg/m~3,降低了约600 mg/m~3;跨越孔开度越大,则内循环率越大,反应区随之增大,反应物消耗速率降低,NO_x生成量减少。     

焦炉立火道NO_x形成的数值模拟

针对焦炉立火道内的废气循环燃烧多浓度场过程开展数值模拟,详细研究了空气和煤气入口尺寸及废气循环对NO_x生成的影响。结果表明,NO_x绝大部分是在上升立火道高度方向的中间位置高温区生成;增加外循环烟气量可以降低燃烧温度和缩小高温区域,从而降低NO_x生成量;当外循环率为20%时,最高温度降低88℃,温度场更加均匀;当入口面积减小为原来的1/2时,内循环率增加至原来的1.95倍,NO_x排放量降低13.7%。     

焦炉加热时过量空气系数对氮氧化物生成量的影响

对某6m焦炉燃烧室单对立火道进行数值计算,计算结果与设计值基本吻合,在此基础上模拟6种不同工况下立火道内的燃烧状况,讨论了过量空气系数对氮氧化物生成的影响。     

焦炉分段加热技术对NO_x生成的影响

采用CFD数值模拟方法对焦炉燃烧室的温度分布及NO_x浓度场进行了研究,分析了不同燃烧介质下分段加热技术的应用效果及不同空气分配比例对NO_x生成的影响。模拟结果表明在采用焦炉煤气加热条件下,空气分段加热技术能有效提高燃烧室高向温度分布均匀性,降低NO_x的生成量。     

300 MW四角切圆锅炉低负荷下燃烧特性数值模拟研究

随着环保标准提高,电站锅炉NO_x排放量控制日益严格。低氮改造可以有效降低NO_x生成,而对于改造后低负荷下炉内燃烧特性研究有限。对某电厂低氮改造后的一台300 MW四角切圆煤粉锅炉进行了低负荷下多工况燃烧特性的数值模拟,研究了过量空气系数、燃尽风量和一次风喷口给煤量对炉内速度场、温度场、组分浓度场的影响。通过改进网格系统,提高模拟结果的准确性。数值模拟结果和试验测量值偏差较小,说明其数值模拟结果可信。结果表明:随着过量空气系数的增加,炉内燃烧温度升高,还原性物质减少,NO_x排放量增加,当过量空气系数从1.20增加到1.30时,NO_x排放从221.12 mg/m~3增加到196.26 mg/m~3;随着燃尽风量增加,主燃区温度降低,燃尽区温度升高,主燃区温度的降低抑制了热力型NO_x的生成,NO_x排放量降低,当燃尽风量从20%增加到30%时,NO_x从231.21 mg/m~3降低到180.95 mg/m~3;一次风喷口给煤量变化对炉膛内温度场、组分浓度场和NO_x生成影响较小。     

富氧富水蒸气条件下燃烧高氮燃料的NO_x排放特性

在富氧富水蒸气条件下,研究了富含氮的燃料白酒糟在流化床中燃烧时NO_x的排放特性。结果表明,在过量空气系数1.2条件下,水蒸气和O_2对NO_x的生成相互影响。当O_2浓度低于约35%时,向燃烧气中加入水蒸气能抑制NO_x生成,使烟气中NO_x的排放浓度和燃料N转化为NO_x的转化率降低;而当氧气浓度高于约35%时,加入水蒸气促进了NO_x生成,表明提高氧气浓度使得氧化作用起到主导地位。NO_x生成量随温度的升高先增加后减少,在较高氧气浓度下,NO_x生成量随温度升高而降低的转折点发生在较低的温度;燃烧气氛中添加水蒸气延迟了转折点的发生,使转折点发生在较高温度。     

膜式水冷壁结构燃磷塔的开发与传质传热的数值模拟（Ⅱ）传热特性影响因素分析

利用已建立的数学模型考察了燃磷量、过剩空气系数、壁面温度、辐射吸收系数对新型燃磷塔的最高燃烧温度、烟气排放温度、壁面最大热流和平均热流的影响.模拟结果表明,无论过剩空气系数固定还是空气流量固定,随燃磷量的增大,最高燃烧温度、烟气出口温度、壁面平均热流和最大热流都呈上升趋势.在燃磷量不变情况下,最高燃烧温度、壁面最大热流和平均热流均随过剩空气系数的增大而减小,但烟气出口温度缓慢增加.壁面温度对最高燃烧温度、壁面最大热流和平均热流影响不明显,但烟气出口温度随壁面温度的升高而增加较大.辐射吸收系数对最高燃烧温度和壁面最大热流影响很大,随辐射吸收系数的增大,最高燃烧温度和烟气出口温度会下降,而壁面最大热流和平均热流会上升.     

焦炉燃烧室氮氧化物形成的数值模拟（英文）

氮氧化物是一种严重的大气污染物,对生态系统有严重的危害。利用数值模拟方法模拟焦炉燃烧室以获得燃烧室中氮氧化物形成的详细信息,并预测废气循环与空气预热温度对氮氧化物形成的影响。对废气中氮氧化物浓度的预测值与实测值进行了比较。结果发现由于同时具备高温度与高氧气浓度,绝大多数氮氧化物在上升立火道高度方向的中间位置形成,而在立火道的其他位置,或者被低温影响,或者受低氧气浓度影响,氮氧化物的形成反应减少;焦炉燃烧室中采用废气循环装置和降低空气预热温度是减少氮氧化物形成的有效方法。此项研究有助于理解焦炉燃烧室中降低氮氧化物形成的方法。     

焦炉燃烧室氮氧化物形成的数值模拟

氮氧化物是一种严重的大气污染物,对生态系统有严重的危害。利用数值模拟方法模拟焦炉燃烧室以获得燃烧室中氮氧化物形成的详细信息,并预测废气循环与空气预热温度对氮氧化物形成的影响。对废气中氮氧化物浓度的预测值与实测值进行了比较。结果发现由于同时具备高温度与高氧气浓度,绝大多数氮氧化物在上升立火道高度方向的中间位置形成,而在立火道的其他位置,或者被低温影响,或者受低氧气浓度影响,氮氧化物的形成反应减少;焦炉燃烧室中采用废气循环装置和降低空气预热温度是减少氮氧化物形成的有效方法。此项研究有助于理解焦炉燃烧室中降低氮氧化物形成的方法。     

气体燃料再燃脱硝机理及工程应用进展

气体燃料再燃脱硝技术能有效降低锅炉初始NO_x排放,针对气体燃料再燃脱硝机理及工程应用现状,分析了5个因素对再燃脱硝效果的影响规律,总结了国内外将气体燃料再燃技术用于锅炉改造中的典型示范工程及运行效果。气体燃料再燃脱硝的本质是烃类物质受热分解产生相关基团,这些基团与NO_x碰撞生成相应的含氮中间体,含氮中间体与还原性基团发生还原反应,最终将部分NO_x转化为N_2。具体表现为,甲烷再燃过程中主要生成CH_3中间体,其与NO的消减反应是脱硝反应的关键,而多碳烃类燃料再燃过程中生成HCCO中间体的过程,及其与NO的还原反应是再燃的核心。结果表明,再燃脱硝过程中再燃区停留时间、过量空气系数、温度均存在适宜的范围,再燃燃料组成和再燃燃料与NO_x的混合特性对脱硝效果有显著影响。增加再燃燃料和NO_x在再燃区的停留时间不仅有利于NO_x还原,也有利于再燃燃料的燃尽,但过长的再燃区停留时间不但不能增加NO_x还原率,反而会降低燃料的燃烧效率。最佳的再燃区停留时间为0.6～1.1 s,且进一步增加停留时间并不会增加脱硝效率。再燃区过量空气系数对再燃还原效率和燃尽特性有显著影响。再燃区最佳过量空气系数保持在0.85～0.90较为合适。提高再燃区的温度有利于提高再燃燃料的脱硝效率,再燃区最佳脱硝温度在1 000～1 100℃。再燃燃料的组成不同,对NO_x的还原效果不同,烃类物质再燃脱硝与其受热分解密切相关,在相同的再燃条件下,再燃脱硝性能与其受热分级速率完全相关,研究表明多碳烃类物质的存在可以显著增强再燃气体混合物的还原效果,且焦油和煤焦等物质的存在对NO还原反应有明显的催化作用。另外,气体燃料再燃脱硝过程不仅受到化学反应难易程度的影响,还与再燃燃料在高NO_x浓度区的扩散过程相关,强化再燃燃料在再燃区与NO_x的混合特性也有利于提高脱硝效率。美国、欧盟和日本等国家针对电站锅炉再燃脱硝的研究和工程示范工程起步较早且获得了较显著的效果,我国四川江油电厂天然气再燃技术改造示范工程同样证明了再燃脱硝的可行性及经济性。     

高含水菌渣流化床燃烧NO_x、SO_2排放特性

采用流化床反应器,研究了高含水抗生素菌渣直接燃烧的NO_x、SO_2排放特性。结果表明,增加过量空气系数,NO_x排放浓度升高,SO_2排放浓度降低;升高燃烧温度,NO_x及SO_2排放浓度均升高;随着燃料含水率的增加,NO_x及SO_2排放浓度均呈现先降低后升高的趋势。空气分级燃烧能有效降低NO_x排放,二次风率增加,NO_x排放浓度显著降低;当二次风率为3/7时,NO_x排放浓度较传统燃烧降低50%。添加CaCO_3进行炉内脱硫,实验结果显示:随钙硫摩尔比(Ca/S)增加,SO_2排放浓度下降,当Ca/S=3时,SO_2排放浓度降低到25 mg·m~(-3)以下,脱硫效率超过99%。     

配风方式对燃煤锅炉掺烧污泥影响的数值模拟研究

燃煤耦合污泥发电技术研究主要聚焦在掺混比等条件的影响,而主燃区过量空气系数等因素的影响规律尚不清晰。鉴于此,采用涡耗散模型对600 MW四角切圆煤粉锅炉掺烧市政污泥进行数值模拟研究,分析了污泥掺混比例、主燃区过量空气系数以及二次风配风方式对燃煤锅炉内污泥掺混燃烧及NOx生成的影响。结果表明:随着污泥掺混比增加,炉膛整体温度下降,影响燃烧稳定性,同时炉膛出口NOx浓度有所降低。当污泥掺混比例增长至20%,炉膛出口温度约下降100 K,NOx浓度减少53.2%。而污泥掺混比例对于炉膛内速度场分布影响较小。随着主燃区过量空气系数由0.72增加至0.96,炉膛出口温度增幅较小,仅增加15 K左右,而NOx浓度则大幅增长,由174.39 mg/m3增长至352.09 mg/m3,约增长50.4%。在本文过量空气系数范围内,考虑温度和NOx浓度,推荐主燃区过量空气系数0.84。不同二次风配风对燃煤锅炉掺烧污泥影响差异较大。5种配风方式下,炉膛出口温度和NOx浓度有较大变化。鼓腰配风下炉膛出口温度最低,为1 289 K,而倒塔配风温度最高,为1 341 K。同时鼓腰配风下NOx浓度较高,为207.77 mg/m3,束腰配风NOx浓度较低,为156.42mg/m3。综合温度和NOx浓度,本文二次风配风推荐采用束腰配风方式。     

新型双流化床炉内NO_x生成特性数值模拟

运用煤燃烧及NO_x生成的详细化学反应机理,通过搭建一维化学反应器网络(1D-CRN),对一个新型双流化床(DCFB)内燃料型N转化为NO_x的基元化学反应进行了敏感性分析并讨论了反应温度、过量空气系数以及一、二次风配比对燃料型NO_x生成的影响。研究发现,在相同条件下,循环流化床炉膛出口的NO_x排放值为224.48mg·m~(-3),而双流化床炉膛出口的NO_x排放值为97.29 mg·m~(-3),双流化床对于燃料型NO_x的减排幅度达到了56.66%。此外,促进NO_x生成的基元反应主要有R398(NH_2+O→HNO+H)、R1-N-1(N-Vol→NH_3+HCN)、R569(NCO+O_2NO+CO_2)、R17(H+O_2O+OH)等反应,而抑制NO_x生成的反应包括R411(NH_2+NON_2+H_2O)、R412(NH_2+NONNH+OH)、R570(NCO+NON_2O+CO)、R571(NCO+NON_2+CO_2)以及R5(Char+NO→Char+N_2+O_2)和R6(Soot+NO→n Soot+N_2+CO)等反应。这说明反应区域氧气浓度是影响NO_x生成的关键,低氧浓度可抑制燃料N向NO_x转化。另外,NO_x生成值随着反应温度的升高而降低,但随着过量空气系数和一次风所占比例的增大而增加。     

甲烷/富氧射流扩散火焰NOx的排放特性

对甲烷/富氧同轴射流扩散火焰燃烧条件下氧化剂流速对NOx排放的影响进行了实验研究. 通过对火焰径向温度分布、火焰形态以及喷嘴出口附近扩散燃烧的流场的观测,分析了不同条件下NOx的生成特性. 结果显示,在保持氧化剂流量不变的条件下,NOx排放指数EINOx随氧化剂流速的增加而减小,在保持氧浓度及过量空气系数不变的条件下,小火焰有利于保持较低的EINOx.     

燃烧优化调整对NO_x排放和锅炉效率的影响

为研究燃烧调整对NO_x排放和锅炉效率的影响,在330 MW煤粉炉机组满负荷运行工况下,通过调整过量空气系数、SOFA风开度、二次风配风方式、周界风开度以及燃烧器摆角,测定了尾部烟道SCR入口A、B两侧的NO_x排放浓度及其相关数据,并计算得到锅炉效率,研究了各因素对NO_x排放浓度和锅炉效率的影响。结果表明,运行氧含量较低时能降低NO_x浓度并保证较高的锅炉效率;倒塔配风的NO_x排放浓度比正塔配风和均等配风分别低约9.1%和7.8%,倒塔配风最低,正塔配风最高;锅炉效率随着SOFA风开度的减小呈先上升后下降趋势,而NO_x浓度呈递增趋势;随着周界风开度的逐渐增大,锅炉效率先减小后增加,而NO_x排放逐渐增大,周界风开度变化7%,锅炉效率变化1%左右;随着燃烧器摆角的增加锅炉效率先呈上升后呈下降趋势,而NO_x浓度呈下降趋势。     

R290在小管径水平微肋管内凝结换热实验研究

实验研究水平微肋管内R290的两相流凝结换热特性,在内径为4.3 mm,长度为900 mm的铜管内,测得R290在质流密度180—300 kg/(m~2·s)、饱和温度40—55℃、热流密度3—10 kW/m~2以及干度0.9—0.1范围内的凝结换热系数;分析了质流密度、饱和温度、热流密度以及干度对R290凝结换热性能的影响。结果发现:凝结换热系数随质流密度、热流密度的增大而增加,随饱和温度的升高而减小;随着R290的凝结液化,干度减小,其凝结换热系数也随之减小,仅在热流密度过大时出现先增后减现象。并分别采用4种经典的凝结换热关联式预测R290的凝结换热系数,对比实验结果得出Chang等和Yu等的预测精度比较高。     

阳极焙烧炉火道操作优化的数值研究

为提高预焙阳极的质量,以年产量为4万t 54室的阳极焙烧炉火道为研究对象,基于现有数学模型,结合正交试验法,进行操作参数优化研究与多元非线性回归分析。结果表明:当空气预热温度或燃料分配比较高,空气消耗系数较低时,火道温度较高;火道温度的操作影响因素主次顺序为空气预热温度、空气消耗系数和燃料分配比,同时解析了火道温度与操作影响因素之间的定量关系。其优化结果对改善阳极焙烧炉的火道燃烧效果,进而提高阳极焙烧质量具有实践意义。     

基于ANSYS的热嘴传热模拟分析及模具设计

以饰条热流道注塑模为例,基于ANSYS软件对热嘴进行传热模拟分析,研究不同流道板接触温度、不同模具接触温度、不同材质对流道内壁表面温度分布的影响,发现前两者对热嘴轴向温度分布均匀性影响较小,而材质的热传导系数对温度分布均匀性有显著影响。最后根据产品的结构需求,基于传热与模流分析结果,进行饰条热流道注塑模具结构设计。实践证明,该模具运行可靠,塑件质量满足要求。     

300MW四角切圆贫煤锅炉三次风布置对NOx排放的影响

低氮燃烧改造是燃煤电厂降低氮氧化物排放最主要的策略之一。空气分级燃烧技术因其技术成熟、成本低廉等优势在燃用烟煤的锅炉中得到广泛应用。然而,随着煤/风比的进一步增加,NO_x降幅减小,未燃尽碳含量显著变大。与燃用烟煤的锅炉相比,燃用低挥发分煤种锅炉的低氮改造工作更加困难和复杂。四角切圆贫煤锅炉的三次风会影响风煤混合、燃烧气氛和温度,这些都会对煤粉燃烧过程和NO_x生成产生显著影响,若仅采用空气分级技术,并不能满足NO_x排放标准。因此,在低氮燃烧改造方案设计过程中,需寻求最佳的三次风布置方案以实现低氮高效燃烧。将一台300 MW四角切圆贫煤燃烧锅炉作为研究对象,采取CFD数值模拟方法,考察了三次风布置方式对锅炉燃烧特性的影响。结果表明:当三次风布置在燃烧区下部时,下层一次风和三次风中的煤粉迅速着火燃烧,温度攀升,火焰中心上移; NO_x还原区变长,此时炉膛出口NO_x浓度最低,为405 mg/Nm~3;三次风的下移导致炉膛主燃区中上部氧量较少,煤粉不充分燃烧,燃尽率降低。当三次风布置在主燃区中部时,由于三次风风温较低,导致炉膛燃烧温度下降,一定程度上抑制了热力型NO_x的生成,炉膛出口NO_x排放量减少;三次风的喷入增加了主燃区过量空气系数,有利于煤粉的充分燃烧,燃尽率提高。当三次风布置在主燃区上部时,随着三次风位置的升高,三次风煤粉整体燃烧燃尽区域上移,折焰角附近温度依次升高;三次风位置的上移增加了NO_x还原区的长度,三次风喷口位置越高,炉膛出口NO_x浓度越低;三次风上移导致三次风煤粉在炉膛的停留时间变短,造成燃烧不充分,飞灰含碳量增加,燃尽率降低。此外,对改造后飞灰及大渣含碳量,炉膛出口烟温和NO_x浓度等参数进行现场测量,NO_x排放浓度模拟值和测量值分别为445和448 mg/Nm~3,飞灰含碳量分别为1. 92%和1. 48%,数值模拟结果与现场测量结果吻合较好。     

焦炉加热制度与NO_x排放相关性探讨

简要介绍7m大容积焦炉加热制度特征,针对焦炉废气盘风门开度、交换时间以及标准温度等工艺参数对焦炉烟气NO_x排放浓度进行分析研究,寻求建立降低焦炉烟气NO_x排放浓度的新型焦炉加热工艺制度,从而实现控制焦炉烟气NO_x污染源,为后续实现脱硝超低排放指标减轻压力。