烟气再循环及分段送风对链条炉NOx生成的数值模拟

以某10t／h链条炉为研究对象,运用FLUENT软件分别对此链条炉在无烟气再循环和采用烟气再循环技术时炉膛内的燃烧过程、温度场以及NOx的生成情况进行数值模拟。并且比较了循环烟气从一次风口和二次风口进入炉膛这2种不同情况。模拟结果显示：采用烟气再循环技术,炉膛内的平均温度降低,从而降低NOx的生成量;而循环烟气从二次风口进入炉膛内,生成的NOx会更少些。该数值模拟结果可为链条炉的设计和运行提供参考。     

钝体燃烧器在烟气再循环条件下的燃烧模拟

研究了钝体燃烧器内煤粉在高温烟气助燃下的着火特性。首先对燃烧器及一维炉进行建模并划分网格,然后对该燃烧系统进行燃烧数值模拟。通过改变烟气温度及烟气速度来观察着火距离的变化,测量计算不同工况下的着火距离,并对计算结果进行数据处理,分析着火距离的变化趋势,从而得出最佳燃烧工况。研究发现,当烟气温度为1000K、烟气流速为14m/s时,着火距离最短,为139.2mm,且温度场等均具有良好的对称性。研究结论表明在烟气质量流量一定时,升高烟气温度也能够缩短着火距离,并能够提高炉膛整体温度水平以及改善炉内各成分的分布,对于煤粉的燃烧及稳燃有着促进作用。     

玻璃熔窑烟气再循环联合燃尽风燃烧数值模拟

玻璃熔窑在采用高温低氧燃烧(HTAC)技术的条件下使用烟气再循环联合燃尽风燃烧对降低NO_x排放有极其显著的效果。基于数值计算方法建立了烟气再循环联合燃尽风燃烧数学模型,并通过实际运行数据与仿真结果对比验证了该模型的可靠性。研究表明：(1)随着烟气循环率增长,炉膛火焰温度下降,小炉出口NO_x浓度下降;(2)加入燃尽风有利于提升烟气对玻璃液的热通量;(3)本研究条件下烟气再循环联合燃尽风降氮燃烧优化运行参数为：烟气循环率5%,燃尽风率20%;在优化参数下运行时,其对应的NO_x质量流量为0.009 51 kg·s^-1,热通量为41.54 kW·s^-1,与基础工况(循环率0、燃尽风率0)相比,NO_x排放浓度下降60.73%,烟气与玻璃液间热通量增加13%;而与循环率0、燃尽风率20%的工况相比,NO_x浓度下降49.4%,烟气与玻璃液间热通量下降3.7%。为玻璃熔窑NO_x减排提供了理论支持。     

低氮燃烧器的NOx排放性能及运行优化

为降低锅炉氮氧化物（NO_x）排放浓度,综合利用烟气内外循环、旋流燃烧、稳焰技术等原理,本文设计出一种适合燃气锅炉的扩散式低氮燃烧器。在2.8MW燃气锅炉上进行了工业试验,同时展开了数值计算。通过工业试验及数值计算表明：燃料消耗量、过量空气系数和烟气外循环率都影响着NO_x的排放浓度,但三者影响程度不同。随着锅炉燃料消耗量的增加,NO_x排放浓度增加;随着过量空气系数的增加,NO_x排放浓度先增加而后降低;随着烟气外循环率的增加,NO_x排放浓度降低。针对本燃烧器,当烟气外循环率控制在28%～40%范围内,过量空气系数只需满足燃气充分燃烧,NO_x排放浓度都会低于30mg/m³;当烟气外循环率超过40%易出现燃烧不稳定现象,低于28%时,NO_x排放浓度会高于30mg/m³,不能满足排放要求。     

20t/h链条炉低氮燃烧改造的工业试验

文章研究针对20 t/h链条炉实施的低氮燃烧改造技术,提出改善煤炭分布、烟气再循环、优化配风方式等措施,考察了炉膛温度、炉排转速、风机频率等因素对烟气含氧量和NO_X排放浓度的影响。结果表明:排除煤种和炉排分布等外因,改造后烟气含氧量下降了2%~3%,烟气NO_X排放浓度能达到200 mg/m~3以下。低氮燃烧技术是链条炉烟气NO_X控制技术的首选,但考虑到链条炉存在多变负荷和煤种频繁变化的特点,单靠低氮燃烧难以实现NO_X的长期达标排放。     

进口甲烷再燃烧对煤粉燃烧以及NOx生成影响的数值模拟

A full two-fluid model of reacting gas-particle flows and coal combustion is used to simulate coal combustion with and without inlet natural gas added in the inlet. The simulation results for the case without natural gas burning is in fair agreement with the experimental results reported in references. The simulation results of different natural gas adding positions indicate that the natural gas burning can form lean oxygen combustion enviroment at the combustor inlet region and the NOx concentration is reduced. The same result can be obtained from chemical equilibrium analysis.     

烟气再循环在煤粉工业锅炉上的数值模拟研究

为考察烟气再循环对工业煤粉锅炉NOx排放及炉内燃烧过程的影响,对30 t/h高效煤粉双锅筒室燃工业锅炉进行研究。采用数值模拟和试验研究,考察烟气再循环的低氮效果,分析烟气循环倍率对NOx排放浓度的影响,并研究循环倍率对炉膛温度、排烟温度等炉况的影响规律。结果表明:循环烟气通入炉内,火焰尺寸增大,温度更加均匀,减少了NOx的排放浓度;同时随着循环烟气的加大,排烟温度逐渐升高,蒸汽流量逐渐降低;当烟气循环倍率为20%时,NOx减排17%。     

低氮燃烧及烟气脱硝国内外研究现状

简要介绍了锅炉燃烧中氮氧化物产生机理的最新研究,介绍了各种低氮燃烧技术在降低氮氧化物排放中应用的最新进展,介绍了烟气脱硝技术研究发展的国内外研究现状。为降低氮氧化物排放的后续研究工作做了理论铺垫。     

天然气燃烧中NOx减排的数学模型

在燃烧过程氮氧化物生成的基元反应和反应动力学基础上,推导并建立了新的NOx生成化学动力学模型,并利用流体力学计算软件及湍流模型分析手段,对天然气燃烧过程NOx生成进行了模拟计算,预测结果与实验结果吻合良好。研究表明,新模型比平衡模型和部分平衡模型预测更加接近实验结果,实现了对NOx生成数学模型的优化。     

高效煤粉工业锅炉低氮控制技术

借鉴国内外主流低氮减排技术,通过对原有技术优化升级,开发出新一代煤粉锅炉NOx联合控制技术,进一步发掘了煤粉燃烧器的低氮潜力,并将煤气化空气无级分级低氮燃烧与烟气再循环技术进行耦合。经工业试验验证,应用后锅炉尾气NOx排放可达200 mg/m3以下,结合SNCR烟气脱硝技术,NOx排放可降到100 mg/m3以下。通过以上低氮措施,煤粉锅炉系统NOx控制水平得到提升,满足并优于国家最新环保标准。     

影响热媒炉的NO_x排放性能因素

以某型号热媒炉为研究对象,该热媒炉改造以后,其燃料由重油改为天然气,运行过程中发现其NOx等污染的排放量严重超出排放标准的要求。主要研究该热媒炉的燃烧器性能,分析烟气回流片和空气预热温度这两个因素对其NOx排放性能的影响。根据热媒炉和燃烧器的结构建立数学模型并划分网格,使用CFD方法进行数值模拟。分析模拟结果与实际测量数据,多次调整数学模型使模拟结果与实际测量数据相一致,从而保证数学模型的正确性。以此模型为基础分别计算不同尺寸的烟气回流片和不同空气预热温度时NOx排放量,发现增大烟气回流片尺寸和降低空气预热温度能明显降低NOx排放量。针对以上模拟过程分别进行工程试验,验证模拟计算,为该型号热媒炉的优化设计提供理论参考。     

低NOx燃气燃烧技术研究进展

气体燃料具有易于点火、燃烧迅速、燃烧完全等特点,且氮、硫、灰分低,因此燃烧后产生的污染物相对较少,属于较清洁的燃料,且国家燃气补贴政策的实施,使气体燃料燃烧近年来有很好的发展前景。但随着国家对大气污染物的控制更加严格,控制气体燃料燃烧过程中NOx的生成至关重要。笔者介绍了不同种类NOx的产生机理及影响因素,并基于NOx的产生机理提出控制措施,分析目前应用较广泛的燃气燃烧技术的低氮原理及应用现状,最后提出燃气燃烧器应用的展望。燃气燃烧过程中主要以热力型NOx及快速型NOx为主,温度和过量空气系数是影响NOx生成的主要影响因素。燃烧温度高于1 500℃时,热力型NOx呈指数型增长,温度是影响NOx生成的最重要因素。根据NOx产生机理,低NOx燃烧技术的实质是降低最高燃烧温度,控制燃烧区燃料浓度以及氧浓度,缩短烟气在高温区的停留时间,破坏NOx生成的最佳条件,最终抑制NOx的生成。低NOx燃烧技术一定程度降低了NOx的生成,但又会破坏整个燃烧进程,对燃烧和放热过程造成不利影响,降低了燃烧效率和传热效率,因此如何解决这些矛盾是亟需解决的问题。在实际应用中,应根据需求选择合适的燃烧技术,同时可将不同燃烧技术相结合起到稳燃、低氮的效果。应用较广泛的燃气燃烧技术主要是阶段型燃烧技术、烟气再循环燃烧技术、无焰燃烧技术等,其中催化燃烧技术发展前景较好,目前已应用于多个领域,其催化剂的热稳定性和寿命问题是限制其工业上广泛应用的核心问题。     

超临界对冲旋流燃烧锅炉低氮改造

为了降低进入SCR(选择性催化还原)装置的NO_x浓度,拟对某电厂600 MW超临界锅炉进行低氮燃烧器改造,在改造前对NO_x排放浓度高的原因进行分析,同时提出3种备选改造方案并进行数值模拟研究,最后确定最优方案,即:保持原来燃烧器数量、位置不变,减小各次风的通流面积(风速不变),使主燃烧器区域过量空气系数为0.85,更换先进的低氮燃烧器,在原来的位于34.724 m标高位置的16只SOFA(分离燃尽风)风口中只保留两侧墙的6只,并在标高39.350 m处布置一层SOFA燃尽风(12个喷口)。改造后进入SCR的NO_x平均质量浓度约为400.7 mg/m~3,与数值模拟计算结果误差为12.8%,说明数值模拟计算结果具有参考意义。     

半焦空气分级燃烧NOx排放试验研究

半焦是低阶煤经低温热解后的产物,其中半焦粉与煤粉工业锅炉常用煤种烟煤相比价格低廉。若能将半焦粉用作煤粉工业锅炉的燃料,既可拓宽煤粉工业锅炉的适用燃料范围,又可增强煤粉工业锅炉的市场竞争力。由于半焦挥发分低、固定碳高,实现其着火和稳定燃烧需要更高的温度,同时,降低NOx初始排放也是一个技术难题。为了实现半焦在煤粉工业锅炉中的稳定燃烧及NOx排放的降低,采用两段式滴管炉开展半焦空气分级燃烧NOx排放规律研究。笔者对半焦空气不分级燃烧NOx排放规律进行了研究,主要探究了主燃区温度(1 000~1 400℃)及过量空气系数的影响,为后续空气分级燃烧降低NOx的效果提供对比依据。半焦空气分级燃烧试验主要研究了主燃区温度(1 000~1 400℃)及二次风比例(0.4~0.8)的影响,并从燃尽率、NOx减少比例、灰样微观孔隙和形貌等方面进行论证,试验结果表明,在空气不分级燃烧条件下,即燃尽风配风比例为0时,随着主燃区温度升高,NOx排放浓度随之迅速升高;随着过量空气系数增加,NOx浓度先迅速增加,过量空气系数大于1.15时,NOx浓度增速变缓;在空气分级燃烧中,相同主燃区温度条件下,二次风比例由高到低变化时,NOx排放呈先迅速下降后缓慢回升的变化趋势,燃尽率先快速升高而后趋于平缓。二次风比例为0.56时(即燃尽风率为0.39),燃尽率达90%,NOx排放浓度降至最低,为120 mg/m^3以下,此时是试验条件下的最佳二次风比例。     

进口甲烷再燃烧对煤粉燃烧以及Nox生成影响的数值模拟

A full two-fluid model of reacting gas-particle flows and coal combustion is used to simulate coal combustion with and without inlet natural gas added in the inlet. The simulation results for the case without natural gas burning is in fair agreement with the experimental results reported in references. The simulation results of different natural gas adding positions indicate that the natural gas burning can form lean oxygen combustion enviroment at the combustor inlet region and the NOx concentration is reduced. The same result can be obtained from chemical equilibrium analysis.     

缝式低NOx燃烧器结构的优化模拟

天然气作为燃料具有效率高、污染物排放少等特点,但其燃烧时易产生局部高温,同时生成NO_x。因此天然气燃烧器的优化设计,对于天然气的清洁高效利用具有非常重要的作用。针对现有新型缝式低NO_x燃烧器进行结构改进,对改进后的结构进行模拟分析和实验验证,结果表明：在天然气管道上斜开圆孔,在降低NO_x排放方面有一定的效果,温度分布均匀性也得到了保证;当开孔方向与切缝方向一致时,高温区有所减小,烟气出口NO_x平均浓度降幅较大,且随着开孔角度的增大,烟气出口NO_x平均浓度逐渐减小;细缝左侧加挡板时烟气NO_x平均浓度降低,且随着挡板角度增加,烟气出口NO_x平均浓度先降低后增加,细缝左侧加30°挡板是最佳结构。与切缝方向一致时开孔50°是最佳结构。     

烟气脱硫脱氮技术进展

从烟气脱硫脱氮技术的机理出发,介绍了目前有代表性的3类烟气净化技术：烟气脱硫技术、烟气脱氮技术、烟气同时脱硫脱氮技术的机理和特点。相比于单独的脱硫脱氮技术,认为同时脱硫脱氮技术具有良好的经济性和灵活的技术选择性。提出了适合我国国情的烟气污染治理技术的发展方向。