煤粉燃烧过程中NOx生成的实验和数值研究

本文采用完整的模拟３维气固两相流动，煤粉燃烧和传热的数值程序对实验室卧式炉分级送风以降低ＮＯｘ生成的燃烧过程并进行数值计算，程序中对气相采用欧拉法的通用输运方程，对煤粉颗粒采用拉格朗日的随机轨道法，用Ｄｅ’Ｓｏｅｔｅ的化学反应机理计算燃料ＮＯｘ的生成和用Ｚｅｌｄｏｖｉｃｈ机理计算热力ＮＯｘ的生成，针对分级燃烧降低ＮＯｘ生成的机理，实验中研究了３种配风工况，并结合数值研究具有分析了各工况下温度场和氧     

单角煤粉炉中NOx生成的数值模拟

根据NO产生和分解的化学反应规律,建立了NOx生成模型。在单角炉热太实验的基础上,对波纹钝体和直流喷口后金个戴面上的NO生成速率和浓度进行了数值模拟。将计算所得的NOx生成总浓度与实测值进行了比较,验证了计算的可靠性。还讨论了影响NOx生成的因素,以及反应级数的大小。     

四角切圆煤粉锅炉中NOx生成的数值模拟

采用三维计算机程序对３００ＭＷ四角切圆煤粉锅炉内的流动、燃烧及传热过程进行了总体模拟。采用后置处理法模拟计算了ＮＯｘ的生成过程,湍流脉动ＮＯｘ生成速率的影响采用β－ｐｄｆ模型进行模拟。将计算得到的ＮＯｘ排放浓度与试验结果进行了对比,二者基本吻合。图５表４参１１     

高炉氧煤燃烧器中煤粉燃烧过程的数值模拟

本文采用颗粒相连续介质－轨道模型对同轴射流渐扩式高炉氧煤燃烧器内煤粉燃烧过程进行了数值模拟。数值模拟结果表明，同轴射流渐扩式氧煤燃烧器在适当的射流速度比条件下，可在氧煤枪出口后方诱导出回流区及低速区，有利于延长煤粉在直吹管内的停留时间，改善煤粉在热风管中加热、挥发和挥发份的着火条件，改善氧气和煤粉的混合，提高煤粉燃烧区的氧气浓度。     

高浓度煤粉燃烧过程中氮氧化物生成的研究

在滴管炉和一维炉中对煤粉燃烧过程中ＮＯｘ的排放进行了测量,并对ＮＯｘ的生成与分解过程进行了化学动力学模拟。结果表明,高浓度煤粉燃烧过程中ＮＯｘ的排放量明显减少,其主要原因一是偏离化学当量化的燃烧,二是匀相着火模式下产生的大量ＣＯ对ＮＯｘ有分解作用。     

切向燃烧锅炉炉内NOx生成的数值模拟

应用简化的后处理ＮＯｘ生成机理模型及气固多相流动模型,对大型切向燃烧锅炉在３种不同工况下炉内燃烧过程、ＮＯｘ排放进行了计算机三维数值模拟,同时将计算结果和实验进行了对比,两者吻合程度良好。图５表３参１１     

W型火焰煤粉锅炉炉内燃烧过程及污染物生成的数值模拟

对Ｗ型火焰锅炉炉内气－固两相三维流动，传热和气－固两相湍燃烧进行了全面的数值模拟，计算了在满负荷及５０％负荷２种情况下，Ｗ型火焰煤粉锅炉炉内气－固两相流动、温度场分布和各气相组份浓度场分布，并进一步分析了污染生物的规律，计算了ＮＯｘ在Ｗ型火焰煤粉锅炉中的分布飞速２。     

400 t/h煤粉锅炉分级送风低NOx燃烧数值模拟

利用商业软件Fluent6．1对天生港电厂400 t/h燃煤锅炉分级送风低NOx改造进行数值模拟,给出原工况以及4种预改造工况下炉膛内的温度场和NOx的浓度分布,通过比较其降低NOx排放的效果、机械未完全燃烧损失q4、出口烟温等因素,预测分级风改造中的风量配比等问题．将其结果与实际运行结果进行比较,发现采用分级送风可降低NOx排放,降幅可达30％以上,NOx排放浓度的预测值与实际测量值基本相符,因此,该方法可以作为锅炉燃烧器低NOx改造的预测工具．     

单角煤粉炉中NO_x生成的数值模拟

根据 NO产生和分解的化学反应规律 ,建立了 NOx 生成模型。在单角炉热态实验的基础上 ,对波纹钝体和直流喷口后多个截面上的 NO生成速率和浓度进行了数值模拟。将计算所得的 NOx 生成总浓度与实测值进行了比较 ,验证了计算的可靠性。还讨论了影响 NOx 生成的因素 ,以及反应级数的大小。     

切向燃烧煤粉锅炉燃烧和污染物排放的数值模拟

借助FLUENT CFD软件平台，对1台20MW切向燃烧锅炉炉内燃烧流动进行了三维数值模拟。计算了炉内流场、温度场、组分场，还对炉内污染物NO排放规律进行了计算。计算结果显示，整个炉膛空间存在旋转流场，直到炉膛出口还有旋转残余。炉内的温度场的最高温度出现在燃烧器区域，各组分浓度场与温度场都有很大关系，NO的生成主要是在燃烧过程中，沿炉膛高度浓度逐渐减小，与炉膛中氧气组分的浓度也有一定的对应关系。计算结果为工业运行、设计和改造提供了参考。图11参1表6     

锅炉低NOx排放煤粉分级燃烧的优化

燃料分级燃烧是目前广泛采用的降低ＮＯｘ排放的有效方法之一。本文通过数值计算对优化煤粉分级燃烧进行了研究，以保证锅炉ＮＯｘ低水平的排放，并确定了煤粉４级燃烧的组织原则。     

微富氧条件下煤粉燃烧及NO生成特性的研究

利用热重分析技术对微富氧条件下煤粉的燃烧特性进行了研究,并与富氧条件下煤粉的燃烧特性进行了对比,利用固定床测定了燃煤NO的生成规律,分析了反应气氛和煤种的影响．结果表明：随着氧体积分数增加,微富氧条件下煤粉的燃烧向低温区移动,综合燃烧特性指数S逐渐增大;在相同的氧体积分数下,由于N2和CO2的物性差异,煤粉的微富氧燃烧特性优于富氧燃烧特性,但当氧体积分数升高到40％时,两种气氛的燃烧特性差别不大;反应气氛和煤种均对燃料氮的转化率影响显著;氧体积分数升高或N2的参与会使反应温度上升,影响燃料氮的转化率;煤的挥发分和元素氮的质量分数也会影响燃料氮的转化率．     

旋流煤粉燃烧NO生成的AUSM湍流反应模型

针对煤粉燃烧NO生成提出一种湍流反应统一二阶矩代数(AUSM)模型．用纯双流体模型，包括κ—ε—κp两相湍流模型、EBU—Arrhenius燃烧模型、六热流辐射模型、NO生成湍流反应的AUSM模型和原有二阶矩代数模型，对旋流煤粉燃烧器内相流动、煤粉燃烧和NO生成进行了数值模拟．两相流动的模拟结果和PDPA实验结果符合较好。热态模拟结果和文献中的实验结果的对照指出，AUSM模型的模拟结果比ASM模型的模拟结果更合理．ASM模型由于采用温度指数函数的级数展开近似，舍去了并非小量级的高阶项，低估了NO生成率．这和文献中用ASM模型模拟甲烷—空气燃烧低估了NO生成率的趋势是一致的。     

颗粒轨道模型对粉煤湍流燃烧计算结果影响的研究

本文对炉内粉煤两相湍流燃烧过程作数值模拟,着重研究了不同颗粒轨道模型对数值模拟结果的影响。研究结果表明,随机轨道模型能较好地模拟粉煤的运动规律,并得到较好的计算结果。     

粉煤流化床(PC-FB)燃烧的NO生成与排放控制特征

粉煤流化床（ＰＣ－ＦＢ）是一项燃烧效率高,同时实现炉内脱硫、低ＮＯｘ和Ｎ２Ｏ排放的新型高效、清洁煤燃烧技术。在１座０．３ＭＷ的试验台上研究了其ＮＯ生成与排放控制特性。主要研究内容包括：各层二次风份额（Ｒ２ｉ％）及悬浮空间燃烧区（ＦＣＺ）的温度分布与炉内ＮＯ浓度分布的关系;床层温度Ｔｂ、流化速度Ｕｏ、二次风率Ｒ２、ＰＣ－ＦＢ流化床燃烧区（ＦＢＣＺ）出口氧浓度Ｏ’２、钙硫化（Ｃａ／ｓ）等对ＰＢＣＺ出口ＮＯ浓度ＮＯ’、ＰＣＦＢ炉膛出口ＮＯ浓度ＮＯ”的影响。图１２参１０     

燃烧过程中快速型氧化氮形成机理及其影响因素

本文讨论了快速型ＮＯ的形成机理以及影响快速型ＮＯ生成的主要因素（氧气浓度，火焰温度，换热条件和燃料种类），发现控制火焰初始区氧气的浓度和温升速度是降低快速型ＮＯ生成的最重要措施。     

燃煤过程中NOx的生成机理及控制技术

简述了煤燃烧过程中NOx的生成途径、生成机理以及排放的影响因素。通过分析燃煤过程中NOx的生成过程,阐述了控制其生成和降低排放的原则,并且探讨了目前较常用的几种控制NOx污染的技术措施和存在的问题,指出了脱氮技术的现状及发展方向。