墙式切圆锅炉分级富氧燃烧对NOx生成量影响的数值模拟
锅炉燃烧氮氧化物生成控制
生物质锅炉锅炉分层分段燃烧对NOx产生的控制一、NOx的危害氮氧化物NOx对人体有着很大的危害,也是造成酸雨的原因之一。
大气中一半以上的NOx是由人为污染产生的。
二、锅炉烟气NOx排放概况锅炉烟气中的NOx主要是NO和NO2,其中约90%为NO,约5—9%为NO2,约1%为N2O。
而主要部分NO不易溶于水,故NOx不易去除。
按照GB13271-2014国家《锅炉大气污染物排放标准》,对生物质锅炉 NOx的排放要求是:在用锅炉小于200mg/Nm³,新建锅炉小于150mg/Nm³(参照燃气锅炉的排放标准)。
我们公司生物质供热锅炉烟气中NOx的排放实际监测值一般为150—200mg/Nm³,故我公司锅炉NOx的排放极有可能不达标,已面临着极其严峻的问题。
如果锅炉大气污染物排放标准中对NOx的排放要求再次提高,将不可能不可能达标。
三、NOx的工业常见处理方法工业中主要采用SCR和SNCR的方法处理锅炉烟气中的NOx。
以10t/h锅炉为例,目前最便宜的锅炉烟气 SNCR脱硝装置每套投资约为80—300万元,但只能去除锅炉烟气中35%-40%的NOx,而且脱硝用的NH3•H2O或尿素运行投入成本高,不利于生物质供热的成本控制。
以下将讨论如何通过燃烧工况的调整来控制NOx的生成。
四、燃烧调整对NOx产生的控制1、NOx的产生机理:(1)燃料型NOx:燃料型NOx主要是在700—900℃燃烧温度时,燃料中N元素的化合物被分解后氧化生成的(如图:A区产生)。
燃料型NOx的产生对O2的浓度很敏感,制造还原性的气氛可有效抑制燃料型NOx的生产。
燃料型NOx约占了锅炉烟气中NOx的75—90%。
(2)温度型NOx:温度型NOx是空气中的N2在高温下被O2氧化生成(如图B区产生)。
温度达到1350—1500℃时,温度型NOx才会大量生成,在950℃以下基本不产生温度型NOx。
故控制较低的炉膛燃烧区温度可有效抑制温度型NOx生成。
烟气再循环及分段送风对链条炉NOx生成的数值模拟
的生成情况。根据模 拟结果 来分析 N 降低 的原 O
收 稿 日期 :0 9—1 3 20 2— 1
膛, 开始时 要 吸收高 温 烟 气 的热 量 加 热并 析 出挥 发
作者简介 : 胡满银(9 2 15 一), , 男 山西 阳泉人 , 教授 , 从事大气污染控 制工程研究工作。
烟气再循环及分段送风对链条炉 N 生成的数值模拟 O
N 的生成 在炉 膛 内 , 以计 算 时忽 略 炉膛 下 面 的 O 所
灰 斗 , 对整 个 炉膛 划 分 网格 时采 用 了 分 块 方 法 。 且
发分 和焦 炭 的燃 烧需 要 足 量 的氧气 , 以链 条 炉 采 所
用分 段送 风… 。
由于炉膛 内的燃烧 反 应 主要 在 进 风 口上 面产 生 , 所 以此 部分 的 网格 比较 密 。而 炉 膛 上 部 的 网 格 相 对
O O O O O O O O 3 3 3 3 3 3 3 3
O 2
图3 无烟气再循环时炉膛出口处 N 的分布 情况 O
图 1 划 分 网格 后 模 型 示 意
煤 燃烧 过 程 中生 成 N N N O。通 常 把 O, O 和 N O和 N 为氮 氧 化物 ( O ) O称 N 。其 中 N 占 9 % O 0
摘要: 以某 1 / 条 炉为研 究对 象 , 用 F U N 0th链 / 运 L E T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 N 的 生成 情 况 进行 数 值 模 拟 。 O 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 : 用 采 烟 气再循 环技 术 , 炉膛 内的平 均温度 降低 , 而降低 N 的 生成 量 ; 从 O 而循 环 烟 气从二 次风 口进 入 炉膛 内, 生成 的 N 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 。 O会
燃尽风对NOx炉内分布影响的数值模拟研究
赙 赠、
菖
蠖 栅
餐
要 控制 因素是温 度 , 温度 对热力 型 NO 的生成速 率 的影 响呈指数 函数关 系 。 响热 力型 NO 生成 的另 影
一
个主要 因素是 反应环 境 中的氧浓度 ,N(f )生成 速 影 响燃 料型 N 转 化率 的主要运 行因素 为过量
维普资讯
第2 4卷 第 3期 20 0 8年 5月
电
力
科
学
与
工
程
Vo .4 1 ,No 3 2 .
M a ,2 8 y 00 6 3
Elc rc P we c e c n g n e i g e t i o rS i n ea d En i e rn
燃尽风 对 N 内分布影 p  ̄数值模拟研 究 O炉 l, f0
吴彦坤 ,高正阳,崔伟 春,王艳 军
( 北 电力 大 学 能 源 与 动 力 工程 学 院 ,河 北 保 定 0 10 ) 华 70 3 摘 要 :为 了研 究 燃 尽风 对 N 炉 内分 布 的 影 响 ,采 用 T C L W 软 件 使 用数 值 模 拟 方法 ,对 一 台现 役 锅 AS F O
膛 中心温 度 。这 说 明随着水 平 高度 的增加 ,截 面 的 最 高温度 逐渐 向炉 膛 中心移 动 。
管
赠 蠖 栅
3 模拟结果及分析
本文采 用 T C L AS F OW 软件对 研究对象 进行 了 4种 工况 下 的数值模 拟 :工况 1为 10 0 %额 定 负荷 且投燃 尽风 , 工况 2为 10 0 %额定 负荷 未投 燃尽风 , 工况 3为 8 %额定 负荷 且投 燃尽风 , 0 工况 4为 8 % 0 额 定 负荷 未投 燃尽风 。 锅炉竖 直 向上 方 向为 z方 向, 冷 灰 斗下部 为零米 ,燃烧器 区域 为 1- 0m。 2 1
负荷与燃尽风对NO影响的数值模拟
R90/ %
27
R200/ %
2
N2 可直接氧化为热力型 NO (反应 5) ,已生成的 NO 可通过反应 6 、7 、8 分别与 CHi ,NHi 和煤焦反应 ,被 还原成为 N2 。
2 数学模型及初始条件确定
图 3 NO 反应机理
211 数学模型 以 TASCFLOW 软件为平台 , 采 用 三 维 稳 态 计
收稿日期 :2008 - 03 - 25 ; 修订日期 :2008 - 12 - 10 作者简介 :高正阳 (1972 - ) ,男 ,河北保定人 ,华北电力大学副教授 1
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
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热能动力工程
2009 年
4 种工况下 ,温度峰值分别为 1 633 K、1 672 K、 1 568 K和 1 638 K。总体上 ,投燃尽风时 ,炉内的温 度水平比不投燃尽风时低 ,这与文献[ 2 ]的研究是一 致的 。原因在于所谓燃尽风是减少燃烧区投入的风 量 ,抑制燃料型 NO 的生成 ,将燃烧器区少投入的二 次风作为火上风在火焰上方投入 ,以确保煤粉的燃 尽 ,这就导致煤粉燃烧速率下降 ,火焰温度降低 。 图 4 中曲线反映出 80 %负荷下炉内温度水平比 100 %负荷低。4 个工况下 ,80 %负荷下有燃尽风时炉 内温度水平达最低 ;80 %负荷下燃尽风对炉温的影响 则比 100 %负荷更显著一些。工况 3、4 的炉内温差最 大为 70 K,这是由于在低负荷下炉内温度水平比高负 荷炉内温度稍低 ,煤粉燃烧速率下降 ,投入燃尽风后 使炉内温度进一步降低 ,煤粉燃烧速率进一步下降 , 造成炉温下降显著。图 4 中 80 %负荷两种工况下温 度曲线到炉膛出口处已很接近 ,这一方面是由于高温 曲线对应的炉膛内辐射放热多 ,造成温降速率大 ;另 一方面是由于低温曲线对应的煤粉燃烧速率低 ,在煤 粉颗粒在运动过程中维持燃烧的时间相对长 ,也造成 温降慢。此外 ,计算得到工况 1、2、3、4 对应飞灰含碳 量分别为 5. 57 %、4. 8 %、8162 %和 612 % ,工况 3 飞灰 含碳最高 ,表明工况 3 煤粉燃烧相对不充分 ,这也表 明该工况煤粉燃烧速率比其它工况低 。但本研究锅 炉上炉膛空间较大 ,煤粉在炉膛内有比较充足的停留 时间 ,因此工况 3 的飞灰含碳与其它工况相比并没有 很大幅度的升高 。
分级燃烧降低燃煤污染物NO_x的实验研究
分级燃烧降低燃煤污染物NOx的实验研究向 军 苏 胜 胡 松 李培生 孙路石 高 鹏 石金明 孙学信 (华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北 武汉 430074) 摘要:采用空气分级和燃料分级方法,在实验室卧室炉上进行了降低燃煤污染物NOx的实验。
实验研究了两种煤在空气分级燃烧和燃料分级燃烧工况下,不同停留时间、燃烧区与还原区不同化学当量比及温度水平等因素对NOx还原性能的影响,获得不同工况下的脱硝效率,实验显示,利用分级燃烧可显著降低NOx排放量,采用空气分级燃烧降低氮氧化物还原率可达25%左右;实验中获得的再燃脱硝效率达到了50%以上,这证明利用气态碳氢燃料降低NOx排放量是切实可行的。
关键词:燃烧学;脱硝;分级燃烧;氮氧化物Experimental Research on Denitration by Using Staged Combustion XIANG Jun SU Sheng HU Song LI Pei-sheng SUN Lu-shi GAO Peng SUN Xue-xin (State Key Laboratory of Coal Combustion, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074)Abstract:A staged combustion experiment was carried out on a single-burner furnace to reduce the NOx production. The influence of residence time, combustion region stoichiometries and temperature level were studied on the experiment of staged combustion. The efficiency of NOx reduction has been provided. The results show that the staged combustion can reduce the emission of NOx effectively. The reduction of nitrogen oxide production is a bout 25% by using air staging combustion and 50% by using fuel staged combustion. The result also show that it is viable to reduce NOx emission by using gaseous hydrocarbon fuel.Key words:combustion theory; denitration; staged combustion; nitrogen oxide 近十多年来,有关煤燃烧中NOx的生成特性实验研究与机理分析的文献非常多,关于煤质、燃烧设备结构及燃烧工况对NOx的生成影响的研究也逐渐深化。
300MW电站锅炉富氧燃烧的数值模拟与分析的开题报告
300MW电站锅炉富氧燃烧的数值模拟与分析的开题报告
1. 课题背景
随着全球能源需求的不断增长,煤炭等化石能源的使用量也在不断增加。
然而,由于煤炭在燃烧过程中会产生大量的二氧化碳等有害物质,导致环境污染和气候变化等问题,因此如何减少煤炭的环境影响成为全球范围内关注的热点问题。
在这种情况下,采用富氧燃烧技术成为了一个备受关注的解决方案。
富氧燃烧是指在燃烧过程中增加氧气的供应量,使燃料的燃烧效率得以提高,同时也能减少燃烧产物中的有害物质的生成。
在锅炉中采用富氧燃烧技术可以显著提高锅炉的效率和环保性能。
2. 研究目的
本研究旨在对300MW电站锅炉的富氧燃烧过程进行数值模拟和分析,探究该技术的优化效果和影响因素,为锅炉富氧燃烧的实际应用提供理论依据和技术支持。
3. 研究内容与方法
(1)对300MW电站锅炉富氧燃烧过程进行数值模拟,采用ANSYS Fluent软件对流场、温度场、压力场、质量分数等相关参数进行仿真分析;
(2)研究富氧燃烧对燃料燃烧效率和燃烧产物排放的影响,探究其优化效果和机理原理;
(3)分析不同进气速度、氧气含量等因素对富氧燃烧过程的影响,研究最佳操作参数的确定方法和技术策略。
4. 预期成果
通过对300MW电站锅炉富氧燃烧过程的数值模拟和分析,本研究预期获得以下成果:
(1)确定最佳操作参数,提高锅炉的效率和环保性能;
(2)探究富氧燃烧的机理原理,为该技术的广泛应用提供理论依据;
(3)建立锅炉富氧燃烧的数值模型和仿真平台,为锅炉优化设计和改进提供技术支持。
改善切圆燃烧锅炉烟温偏差措施的数值模拟分析
高 安 巍 , 朱 彤 , 乃平
同 济 大 学机 械 工 程 院 , 海 学 上 2 0 9 0 03
[ 摘
0 利 要] 针 对某 台超 临界 6 0Mw 机 组切 圆燃烧 锅 炉的 烟 温偏差 问题 , 用数 值 模拟 技 术 分析 了燃尽 风反切和 减 小水平偏 角辅 助二 次风 ( F ) 一 次风 夹 角 2种 措 施 对燃烧 过 程 中 C S与
炉膛温 度场 、 火焰切 圆 、 转 动量 、 旋 特征 组 分分 布 及 NO 排放 等 方 面 的影 响 。 结 果表
明 , 尽 风 反 切 技 术 能 够 较 好 地 减 轻 烟 温偏 差 , 燃 2种 改 进 措 施 均 可 提 升 燃 烧 器 区域 烟 气 温 度 , 小 火 焰 切 圆直 径 , 利 于 稳 定 燃 烧 , 轻 水 冷 壁 结 渣 , 都 会 使 NO 减 有 减 但 排 放 浓 度
w a i a t e e c he de ito l s t m p r t e, he a o y ar c n be t r r du e t va i n offue ga e e a ur t b ve— m e i e t o m e s r s nton d w a u e
Ab t a t Die tn g i s h r bl m f fue ga e p r t e de ito n t ng n i lfrng bo lr of s r c : r c i g a a n tt e p o e o l s t m e a ur va i n i a e ta ii ie o a g ne l r e— c p ct s e c iia 0 W i , h nfu nc wo a a iy up r rtc l6 0 M un t t e i l e e of t me s r s, a l r v r e a — a u e n me y e e s d t n ge e oft ur nc he b n—a y a r a e cng t ncud d a l e we n h rz t ly de ln d a xi a y wa i , nd r du i he i l e ng e b t e o ion a l c i e u l r i s c n r i nd t e prma y a r u o he t m p r t r il n f n c t a e ta ic e o lme, e o da y a ra h i r i , p n t e e a u e fe d i ur a e, he t ng n i lcr l ffa t o a i na me u , he d s rbu i n o o r c m p e t a l a he r t to lmo nt m t i ti to f pr pe o on n s, s we l NO e s i n e c n t mi so t .i he c ombu to r c s a e n a a y e Re ulss o t tt e r v r e a ge e t c no og r s in p o e s h s b e n l s d. s t h w ha h e e s d t n nc e h l y ofbu n—a —
600MW四角切圆锅炉空气分级燃烧降低NOx排放的数值模拟中期报告
600MW四角切圆锅炉空气分级燃烧降低NOx排放
的数值模拟中期报告
本数值模拟中期报告主要介绍了在600MW四角切圆锅炉空气分级燃烧技术中,采用数值模拟手段来降低NOx排放的研究进展。
具体内容如下:
首先,对锅炉燃烧过程进行了数值模拟。
使用ANSYS FLUENT软件对流场、燃烧及NOx生成进行了模拟,获得了锅炉内部流场分布和燃烧特性。
结果表明,锅炉内部流场复杂,燃烧不充分,NOx生成量较高。
接着,引入空气分级燃烧技术。
通过将燃烧空气划分为多个级别,并对不同级别的空气进行调节,使得燃料的燃烧过程更加完善,同时控制NOx的生成。
数值模拟结果表明,空气分级燃烧技术可以有效降低NOx排放,同时提高锅炉的热效率。
最后,进行了参数优化的研究。
对空气分级燃烧技术中的关键参数进行了优化,包括燃烧室空气流速、流量比例等。
结果表明,适当的燃烧室空气流速和空气流量比例可以更好地控制NOx排放量,同时提高锅炉的燃烧效率。
综上所述,数值模拟手段可以为600MW四角切圆锅炉空气分级燃烧降低NOx排放提供有力支持。
接下来,我们将继续深入研究、优化空气分级燃烧技术,以实现更加环保、高效的锅炉燃烧。
不同燃尽风风量对炉内燃烧影响的数值模拟研究
不同燃尽风风量对炉内燃烧影响的数值模拟研究摘要:本文利用ansys 12.0软件对某电厂对冲燃烧锅炉进行了数值模拟。
通过改变燃尽风量占总二次风量的比例,模拟锅炉BMCR工况下炉内的燃烧,得出改变燃尽风量对炉内温度场及NOx浓度场的影响规律。
结果表明:从锅炉安全运行考虑,燃尽风量占总二次风量的比例不应超过0.3;从NOx排放量考虑,燃尽风量的比例应该控制在0.23以上;综合考虑锅炉的安全性和NOx排放量时,燃尽风量的比例应该控制在0.23~0.3之间。
关键词:数值模拟;二次风配风;NOx排放;燃尽风量A numerical simulation of the effect to combustion in boilerby changing the amount of OFASONG Jing-hui1,LI Bing-chen2, LI De-bo1, ZHOU Shao-xiang3(1.Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid,Guangzhou 510600, China; 2.China Power New Energy DONGGUAN Cogeneration CO,.LTD, DongGuan 523127, China; 3.School of energy ,power and mechanical engineering, North ChinaElectric Power University, Beijing 10084, China)Abstract: This paper uses ansys 12.0 software to do the numerical simulation of the hedges coal-fired boiler in a power plant. A furnace combustion simulation is modeled on the base of thermal simulation in the BMCR conditions by changing the amount of OFA proportion of the total amount of secondary air , come to change the amount of overfire air furnace temperature field , and NO x concentration field studied .The simulation results show that if considered with the safe operation of the boiler, the OFA proportion of the total secondary air flow should not exceed 0.30; if considered with the NO x emissions, the proportion of the amount of overfire air should be controlled at more than 0.23; if in comprehensive consideration of the safety of the boiler and the NO x emission amount, the proportion of amount of overfire air should be controlled at between 0.23~0.30. Keywords: numerical simulation; secondary air distribution; NO x emissions;OFA在火力发电中,锅炉运行好坏与炉内空气动力场情况有着紧密联系,较好的炉内空气动力场不仅可以保证锅炉安全可靠地运行,又保证了电厂的低NO x排放。
空气分级对锅炉NOx排放影响的数值模拟
( .H ri B i r o ,t , abn10 0 , hn ; 1 abn o e . Ld H ri 5 0 1 C i l C a 2 S ho o E eg c 10 0 ,hn ) . c ol f n ryS i c dE g ei , r n ntu f c nly Habn 0 C ia e a n n b it T o 5 1
l . 、1 6 。 1 66 m 1 . 6 m
型 布 置 , 高压 、 超 中间再 热 、 自然 循 环 , 态 排 渣 , 固 配 有钢 球磨 煤 机 , 中间储 仓 干燥 剂送 分系 统 。
改 造 前 锅 炉 没有 燃 尽 风 喷 口 , 燃烧 器 为 四角
锅 炉燃 用 鹤 岗烟煤 和大雁 二 矿褐煤 按质 量 比
能 有 效 的 降低 N x的 排 放 。计 算 结 果 为 电站 锅 炉 降 低 氮 氧 化 物 排 放 提 供 了参 考 。 O 关键 词 : 粉 锅 炉 ; 圆燃 烧 ; 气 分 级 燃 烧 ; 氧 化 物 煤 切 空 氮
中 图 分 类 号 :K 1 T 3 文献标识码 : A
Nu e i a i u a i n o he I fue c f Ai a sfr d m rc lS m l to f t n l n e o r Cl s i e i
第 3期
21 0 2年 5月
锅
炉
制
造
燃烧调整对NOx排放及锅炉效率的影响分析
燃烧调整对NOx排放及锅炉效率的影响分析摘要本文围绕燃烧调整对NOX排放及锅炉效率的议题进行了分析探讨,概述了NOX排放物的产生机理,分析了不同的燃烧调整策略对NOX排放以及锅炉效率所造成的影响,提出了降低NOX排放提升锅炉效率的燃烧调整措施,旨在不断降低环境污染物的排放量,加快推动电力企业走上绿色环保、节能降耗的发展道路上。
关键词NOX;锅炉效率;燃烧调整;NOX排放前言氮氧化物(NOX)是一类常见的环境污染物,在大气中引发酸雨或者光化学烟雾,给生物机体和生态环境带来严重的损伤。
火电企业的生产工艺中会产生大量的NOX,为了控制的NOX排放量,大多火电企业采用烟气脱硝工艺或者锅炉内燃烧过程来进行脱硝,从而降低的NOX浓度实现达标排放。
相对于烟气脱硝工艺来说,锅炉内燃烧过程来脱硝具有更高的经济性,因此可以通过对燃烧的各种影响参数或因素进行调整,从而进一步减少NOX的排放量,同时提高锅炉的效率。
1 锅炉NOx排放物产生机理火电厂的燃煤锅炉生成的NOX机理较为复杂,根据锅炉内NOX生成位置的不同主要分为两类,一是燃料区生成的NOX,二是热力区生成的NOX。
燃料区生产的NOX是燃料在进入炉膛内被加热后发生分解,其中的含氮有机物被热分解为含氮的挥发性产物,这些含氮挥发性物质在氧气条件下发生氧化反应生成NOX。
热力区产生的NOX是有空气中含有的氮在高温条件下发生氧化作用,产生NOX。
还有很少的量NOX是在富燃料区域产生,由于生成时间很短且占生成总量不到5%,因此通常忽略不计[1]。
2 燃烧调整对NOx排放及锅炉效率的影响分析2.1 氧量的影响保持锅炉负荷330MW,随着氧量的递减,NOX排放量不断递增,当氧量为3.9%时,NOX排放浓度为462mg/m3,而当氧量为3.2%时,NOX排放浓度为445mg/m3。
说明反应环境中的氧量对NOX排放量有着直接的影响,氧量增加,NOX排放量也增加。
在不同氧量条件下,燃烧器火焰温度和炉膛火焰温度差别不大。
烟气再循环对炉内氮氧化物生成影响的数值模拟
烟气再循环对炉内氮氧化物生成影响的数值模拟胡满银,乔 欢,杜 欣,张丽丽(华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003)摘要:利用Fluent软件对某电站四角切圆燃烧锅炉有、无烟气再循环时的燃烧过程和NOx排放特性进行数值模拟。
计算结果表明:有烟气再循环时,炉内平均温度分布和最大温度分布整体明显降低;炉膛出口CO2浓度有一定幅度的上升,O2浓度有了较大幅度的下降;同时NOx生成量有较大幅度降低,其数值模拟结果与试验结果基本相符。
还对烟气再循环倍率和烟温等对氮氧化物生成量的影响进行了研究,并对烟气再循环倍率进行了优化数值模拟。
其研究结果为烟气再循环锅炉的设计、运行提供了参考依据。
关键词:烟气再循环;温度场;氮氧化物;数值模拟;烟气再循环倍率中图分类号:T K224111 文献标识码:A 文章编号:1007-2691(2007)06-0077-06Numerical simulations of the influence of flue gas recycleon nitrogen oxide formation in boilerHU Man2yin,Q IAO Huan,DU Xin,ZHAN G Li2li(School of Environmental Science and Engineering,North China ElectricPower University,Baoding071003,China)Abstract:This article carries on numerical simulation of420t/h boiler’s combustion process and the NOx discharging characteristic on the situation with flue gas recycle and without flue gas recycle.The computed results indicat that flue gas recycle boiler’s average temperature distribution and the maximum temperature distribution obviously reduces. Outlet CO2density has raised and O2density has dropped.Simultaneously NOx has obviously reduced.The numerical simulation result is consistent with the test result.This article also discusses the influence of flue gas recycle quotient and gas temperature on the nitrogen oxide in the boiler,the optimization of gas recycling quotient was simulated.The results give reference for the design and operation of flue gas recycle boiler.K ey w ords:flue gas recycle;temperature field;nitrogen oxide;numerical simulation;flue gas recycling quotient0 引 言在我国占发电总量353GW约80%的电站锅炉中,切向燃烧的煤粉锅炉是电力工业的主要炉型,这些锅炉的NOx排放一般在700~1200 mg/m3之间,根据2004年1月开始实施的国家环保局发布的火电厂大气污染物排放标准,燃煤锅炉NOx排放标准为450~1100mg/m3,其中烟煤为450~750mg/m3,贫煤为600~800mg/m3。
600+MW超超临界墙式切圆锅炉燃烧过程数值模拟
第l期
刘敦禹,等:600 MW超超临界墙式切圆锅炉燃烧过程数值模拟
·93·
生成N2。由图11可见,在燃尽区,SOFA风率为 35%时,NO茹浓度呈单调增加,说明其生成反应大 于还原反应;而SOFA风率为25%和15%时,NO茗 浓度先上升、后有所降低,表明NO茗还原反应大于 生成反应。
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切圆燃烧锅炉在我国应用极为广泛,对于四角 切圆锅炉已有很多研究,但对墙式切圆燃烧锅炉的 研究则较少,而且大部分是在小型试验台上进行 的¨。j。与传统的四角切圆锅炉相比,墙式切圆锅 炉有很多优点,如燃烧器区域四周壁面热负荷分布 均匀、喷口距炉膛中心较短、射流刚性较强、射流两 侧补气条件好使射流不易偏斜及稳燃性能好等。因 此,深入研究墙式切圆锅炉燃烧特性,研发宽煤种适 应性,低排放的大型墙式切圆锅炉具有重要意义。
3计算结果分析
3.1 热态工况 煤质的元素分析及工业分析如表1所示。SO—
FA风率为35%工况下,炉内风量分布情况如表2 所示。
表1燃用煤质的工业分析和元素分析
工业分析/%
元素分析/%
MⅡ 10.29
Q麒·盯
Md
A村 vdd c— H盯 OI N— s盯
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1.53 21.94 33.33 55.63 3.29 7.50 0.86 0.49 22.03
制粉系统运行对锅炉NOx生成影响的研究
制粉系统运行对锅炉NOx生成影响的研究【摘要】为了降低某300MW四角切圆锅炉NOx的排放,采用CFD软件对炉内NOx燃烧特性进行了数值模拟研究。
针对锅炉中储式热风送粉制粉系统的特点,数值模拟了三次风的投入与否对NOx生成的影响。
四层一次风喷口“上两层少、下两层多”的给粉方式有利于降低炉内NOx的排放。
炉内采用了紧凑型空气分级(COFA)措施,降低NOx排放幅度有限,建议采用SOFA空气分级燃烧方式以进一步降低炉内NOx的排放。
【关键词】数值模拟;空气分级;NOx排放1.前言以煤炭为主要能源的格局决定了火电在我国能源生产中所占的重要地位[1]。
众所周知,火电厂是大气污染物(烟尘、SO2和NOx)的主要排放源之一。
2011年制定的《火电厂大气污染排放标准》[3]规定至2014年全国电厂的NOx 排放值≤100mg/Nm3。
为了降低电厂NOx的排放,当前主要烟气脱硝、低NOx燃烧技术等措施。
低NOx燃烧技术中,空气分级燃烧方式应用较为广泛,新建机组大多都已采用此方式,在主燃区上方布置燃尽风并通过调节燃尽风量来提高降低NOx排放效果,由于空气分级燃烧技术改造方式较为灵活,方法较为简单,这也是电厂常用的低NOx改造措施之一[4]。
本文以一个300MW机组四角切圆锅炉为研究对象,利用数值模拟分析该锅炉实际运行情况,分析其运行参数对NOx生成的影响。
2.设备概况某300MW机组锅炉为上锅生产亚临界、自然循环燃煤锅炉,单炉膛平衡通风,固态排渣,Π型布置。
配中储式热风送粉制粉系统,燃用贫煤。
采用WR 型直流燃烧器分四层布置于炉膛四角,每角各喷口依次为下二次风AA,一次风A,二次风AB,一次风B,二次风BC1、BC2、BC3,一次风C,二次风CD,一次风D,上二次风DE,三次风E、F,消旋风OFA1、OFA2。
上述消旋风OFA1和OFA2为紧湊燃尽风。
炉膛整体结构如图2(a)所示。
3.网格划分及数值模拟方法选定计算区域为由冷灰斗底部至折焰角上方炉膛出口垂直截面,忽略了炉膛上方存在的屏式过热器以及高位过热器[5]。
DD分解炉分级燃烧减排Nox的数值模拟及优化研究的开题报告
DD分解炉分级燃烧减排Nox的数值模拟及优化研究的开题报告1. 研究背景和意义随着环保意识日益提高,减少大气污染已成为各国的共同目标。
其中,NOx的减排至关重要,因为它是造成酸雨、臭氧等大气污染的重要成分之一。
DD分解炉是一种高温炉,用于生产多种金属材料,如钨、钽、铌等。
然而,DD分解炉在生产过程中会排放大量的NOx,给环境带来了严重的污染。
因此,研究DD分解炉的NOx减排技术具有重要的现实意义。
2. 研究目标和内容本研究旨在采用数值模拟方法,对DD分解炉NOx减排技术进行研究。
具体研究内容包括以下几个方面:(1)建立DD分解炉的数值模型,模拟其燃烧过程;(2)分析DD分解炉燃烧过程中NOx生成的机理;(3)探究DD分解炉NOx减排技术,比如SCR技术、SNCR技术等;(4)对减排技术进行数值模拟,优化减排效果。
3. 研究方法和技术路线本研究采用数值模拟方法,主要包括以下步骤:(1)建立DD分解炉的数值模型。
首先,收集DD分解炉的相关参数,如炉体形状、燃料类型、风速、温度等,建立数值模型;(2)模拟DD分解炉的燃烧过程,分析NOx生成的机理。
采用计算流体力学(CFD)方法,对DD分解炉的燃烧过程进行数值模拟,并分析NOx的生成机理;(3)探究DD分解炉的NOx减排技术,比如SCR技术、SNCR技术等。
对于不同的减排技术,分别对其原理、适用范围、优缺点等进行分析和比较;(4)对减排技术进行数值模拟,优化减排效果。
结合实验数据和数值模拟结果,优化减排技术,提高其减排效果。
4. 研究预期结果通过本研究,预计能够实现以下几个方面的结果:(1)建立DD分解炉的数值模型,模拟其燃烧过程;(2)分析DD分解炉燃烧过程中NOx生成的机理;(3)探究DD分解炉NOx减排技术,比如SCR技术、SNCR技术等;(4)对减排技术进行数值模拟,优化减排效果。
最终,本研究将提出有效的DD分解炉NOx减排技术,为解决大气污染问题提供一定的参考和帮助。
660MW墙式切圆锅炉燃烧器数值模拟优化改造
660MW墙式切圆锅炉燃烧器数值模拟优化改造赵星海;冯贺;张静【摘要】针对某电厂水冷壁结渣、动力场不稳及低负荷穗燃能力差等问题,通过对百叶窗式煤粉浓缩器的性能参数进行试验优化,提出改进措施.利用Fluent计算软件,分析对比改造前后的空气动力场、温度场和烟气中各组分物质的量浓度的分布.结果表明:将挡板延长至钝体并与之结合,使浓、淡相煤粉气流一直保持到燃烧器出口,并通过将第一级叶片改为丘体型结构,第二、三级叶片中间开竖槽并适当调整叶片结构参数,获得较理想的煤粉浓缩效果,提高燃烧器的稳燃性能.【期刊名称】《化工机械》【年(卷),期】2016(043)002【总页数】6页(P218-223)【关键词】墙式切圆锅炉;燃烧器;浓淡燃烧;低负荷;稳燃;数值模拟【作者】赵星海;冯贺;张静【作者单位】东北电力大学能源与动力工程学院;东北电力大学能源与动力工程学院;东方电气(通辽)风电工程技术有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ038锅炉炉内着火困难、低负荷稳燃能力差及水冷壁高温腐蚀等问题对锅炉运行的安全性和经济性造成严重威胁[1,2]。
浓淡煤粉燃烧技术具有高效、稳燃、防结渣、低污染和防水冷壁高温腐蚀的优点[3,4],不仅可以降低着火热,还可以加强着火供热[5],在燃烧器的设计改造中得到了广泛的应用。
文献[6]研究了叶片间距对五级叶片百叶窗浓缩器性能的影响,文献[7]研究了百叶窗浓缩器叶片宽度与叶片布置形式变化时浓淡气流分配的变化规律。
虽然浓缩器的性能得到提高,但仍存在浓淡侧分离效果差、叶片磨损严重及叶片后回流区较大等问题。
文献[8,9]分别通过将第一级叶片改为丘体型结构、第二、三级叶片中间开竖槽和在浓缩器出口设置适当长度挡板的方法来减小或消除浓淡侧分离效果差和磨损这一问题,但由于叶片的结构参数没有加以改进,百叶窗浓缩器的性能仍不理想。
笔者以某电厂一台660MW墙式切圆煤粉燃烧锅炉为研究对象,对燃烧器改造前后的工况进行了数值模拟,得到两种工况下炉膛内的空气动力场、温度场和烟气中O2和CO物质的量浓度的分布,并提出新的叶片结构形式,为改造后燃烧器低负荷不投油稳燃的实际应用提供理论支持。
不同配风方式下超临界墙式切圆锅炉燃烧特性的数值模拟分析
不同配风方式下超临界墙式切圆锅炉燃烧特性的数值模拟分析李应保;王东风【摘要】以华能营口电厂600 MW超临界墙式切圆燃烧锅炉为研究对象,采用计算流体力学仿真软件对在不同配风方式下锅炉炉膛内温度场和NOx质量浓度进行数值模拟分析.数值模拟结果表明:在一、二次风正宝塔式配风方式下,炉内温度分布状况理想,下二次风托粉效果好,锅炉内燃烧充分且无贴壁燃烧现象;另外,一、二次风正宝塔式配风方式结合燃尽风、附加风风量的调整,可以有效降低炉内NOx的生成量.以上结果对该类型锅炉运行、设计和改造具有指导价值.【期刊名称】《内蒙古电力技术》【年(卷),期】2017(035)004【总页数】6页(P10-15)【关键词】墙式切圆锅炉;配风方式;温度场;氮氧化物;燃烧特性;数值模拟【作者】李应保;王东风【作者单位】华北电力大学河北省发电过程仿真与优化控制工程技术研究中心,河北保定 071003;华北电力大学河北省发电过程仿真与优化控制工程技术研究中心,河北保定 071003【正文语种】中文【中图分类】TM621.2锅炉切圆燃烧方式具有射流刚性强、风粉混合程度高、适应煤种能力强等优点,但也存在因配风不合理导致的局部高温和氮氧化物排放浓度高等问题[1-2]。
本文以华能营口电厂600MW超临界墙式切圆燃烧锅炉为例,利用流体力学数值仿真软件Fluent模拟锅炉在不同一、二次风配风方式下炉内温度场的变化,确定锅炉的最佳配风方式,并对锅炉在不同燃尽风和附加风比例下NOx质量浓度进行模拟,获得有效控制NOx排放的配风方案。
华能营口电厂600 MW超临界机组采用HG-1795/26.15-YM1型锅炉,П型布置、单炉膛、全悬吊结构,炉膛宽17.67m,深17.60m,高54.04m。
燃烧系统采用三菱重工集团生产的低氮燃烧装置,炉膛自下而上分为主燃烧区、还原NOx区和燃尽区,如图1a所示。
主燃烧区由6层A-PM低氮燃烧器、10层二次风喷口和3层油枪喷口间隔布置,上方设有2层燃尽风喷口和2组附加风喷口,燃烧器布置如图1b所示。
燃煤电厂锅炉一氧化氮(NOx)燃烧优化控制计算机仿真
燃煤电厂锅炉一氧化氮(NOx)燃烧优化控制计算机仿真摘要:文章通过经验数学模型仿真计算燃煤电厂锅炉燃烧过程中NOx的生成量以及NOx与氧量、二次风门开度、燃烧器摆角之间的关联。
通过不同的操作得出NOx的数值并直观的反应锅炉炉膛内的燃烧情况,以达到到优化燃烧控制方案,从而减少NOx排放的目标,既满足环保要求,同时又不影响生产,对实际生产产生很强的经济效益和社会效益。
同时也是计算机仿真技术应用到工程中的一次尝试,以更好的为实际工业生产服务。
关键词:NOx;仿真计算;燃烧优化1 背景概述改革开放以来,我国经济保持了较快的增长速度,但同时又是以巨大的能源消耗为代价的,由此造成的环境污染是目前我国经济可持续发展亟待解决的重要问题。
我国是世界第一大煤炭生产国和第二大能源消费国,电力生产以燃煤为主,火电厂燃煤量占全国煤炭消耗总量50%左右。
据统计,到2007年底,我国火电厂NOx年排放量为838.3万t,占全国总排放量的36%,居各行业第一。
2010年火电厂NOx年排放量达到1 011万t,2015年将达1 150万t。
按照火电行业环境保护规划的要求,2010年削减NOx298万t,2015年需要削减480万t,减排压力巨大。
2 燃煤技术的现状及存在的问题近年来,随着我国经济的增长和电力工业的快速发展,燃煤产生的NOx污染物与日剧增。
烧煤产生的NOx占绝大多数,而发电厂燃煤又占较大的比例,因此降低发电厂排烟中NOx是减轻大气污染的重要任务。
由于NOx在煤的燃烧产物中生成复杂,且其对人类乃至整个生态系统的危害大,对其排放量的控制已引起全球范围内的普遍重视,绝大多数国家和地区都制定了较严格的限制NOx 排放的法规和标准,中国也于1996年8月开始实施650 mg/m3的排放指标规定。
近二、三十年来,欧、美、日等发达国家一直在致力于研究降低NOX的燃煤技术。
如前苏联的高浓度给粉技术、日本三菱重工的PM型燃烧器、美国B&W公司的PAX燃烧器和DRB-XCL双调风旋流燃烧器及德国SM公司SM型旋流燃烧器等都处于世界领先地位。
关于1000MW锅炉燃烧结构对NOx生成的影响分析
关于1000MW锅炉燃烧结构对NOx生成的影响分析摘要:由于火电厂锅炉燃烧运行中产生的NOx容易形成酸雨和光化学烟雾,还会对O3造成消耗而破坏臭氧层,为了对NOx的排放量进行控制,就需要对火电厂锅炉燃烧过程中生成NOx的机理以及NOx的生成特点进行研究,并在此基础上分析1000MW锅炉燃烧结构对NOx生成的影响,为火电厂运行中NOx排放的控制提供依据。
关键词:1000MW锅炉;燃烧结构;NOx生成;影响1引言在目前我国经济快速发展以及社会用电负荷在不断增加的形式下,火力发电作为目前我国主要的发电形式,其发电量也在不断增加,而且装机容量以及机组参数也在随之增长。
但是目前世界各国对环境保护的重视程度在不断增加,针对火电厂提出的环保标准也在不断提高,我国也针对火电厂提出了超低排放的要求。
针对目前1000MW锅炉燃烧过程中生成的对环境损害比较大的NOx来说,就需要分析其生产机理以及特点,并对锅炉燃烧结果对NOx生成的影响进行分析,为锅炉燃烧结构调整提供依据。
2 NOx生产机理锅炉燃烧过程中产生的NOx中的热力型NOx,主要就是N在高温环境下氧化而成的,而且其反应过程属于一个不分支连锁反应,并且随着温度的升高其反应速率也会随之升高。
而快速型NOx则主要是在谈情化合物燃料浓度过高时在反应区域附近快速生成的,而且其生成量与炉膛压力的0.5次方成正比。
而对于火电厂中主要的燃料性NOx,则是在锅炉炉膛中进行燃料燃烧时,氮化合物经过热力分解之后被氧化而成的,并且主要是由气相氮的氧化以及焦炭中氮氧化组成的,而且其反应过程可以以下列反应过程式来表示:在上述反应过程中,如果炉膛内的燃料比较丰富,其中氧原子则会相对比较少,此时则主要发生以下反应:或,而且上述过程则直接决定NOx的生成量。
而且因为燃料中的N会在温度比较低时就会发生热分解反应而生成NOx,所以与燃烧区域中的温度关系不大,则主要就是与燃烧环境中的氧化或者还原性气氛有关系。
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Nu me r i c a l s t u d y o n e f f e c t o f s t a g e d o x y — f u e l c o mb u s io t n o n NOx p r o d u c t i o n i n wa l l t y pe t a ng e nt ia l l y ir f e d bo i l e r
( 东北 电 力 大学 能 源与动 力工程 学 院 ,吉林 吉林 1 3 2 0 1 2 )
[ 摘
要 ]针 对 某 电厂超 临界 6 6 0 MW 机 组墙 式切 圆燃 煤锅 炉 ,通 过在 空 气分 级燃 烧技术 上运 用 富氧 燃烧 的 方法 。对 炉 内温度 场 以及 N 排放 特性 进行 了数值 模 拟研 究 。结 果表 明 :在 2 5 %、 2 8 %、3 O %富氧工 况下 ,3 O %富氧工 况表 现 出与 电厂实 际 空 气工况 运行 下 良好 的一 致性 ,且 炉膛 火焰 充满 度更好 ,比采 用空 气分级燃 烧稳 定 ;再循环 烟 气中高摩 尔分数 的 C O 2 与煤 焦 反 应 加剧 了还 原性 气氛 ,且煤 粉 气流在 还原 区停 留时 间的增 大提 高 了 N 污 染物向 N2 的 转化 。减 少 了 N 生成 量 : 墙 式切 圆燃 烧煤 粉锅 炉采 用分 级 富氧燃 烧后 炉膛 出 口 NO 生成 量 由原来 的 2 3 6 mg / m3 降低 为 1 2 5 mg / m3 ,较 空 气分 级燃 烧降低 了 4 7 . 0 3 %。 [ 关 键 词 ]锅炉 ;墙 式切 圆燃 烧 ;分 级 富氧燃 烧 :NO 排 放 ;温 度场 :数值模 拟 [ 中图分类 号 ]T K 1 6 [ 文献标识 码 ]A [ 文 章编 号 ]1 0 0 2 — 3 3 6 4 ( 2 0 1 7 ) 0 5 — 0 0 6 3 — 0 6 [ DOI 编 号] 1 0 . 3 9 6 9  ̄ . i s s n . 1 0 0 2 . 3 3 6 4 . 2 0 1 7 . 0 5 . 0 6 3
p o we r p l nt a . a n d t h e l f a me f u l l n e s s nd a c o mb u s t i o n s t a b i l i t y i s b e R e r ha t n t h a t U S i n g he t a i r s ag t e d c o mb u s t i o n . T h e r e a c t i o n b e t we e n he t h i g h c o n c e n t r a t i o n C02 i n l f u e g a s r e c i r c u l a t i o n a n d he t c h a r e x a c e r b a t e d he t r e d u c i n g a t mo s p h e r e . a n d he t i n c r e a s e o f r e s i d e n c e t i me o f t h e p u l v e i r z e d c o a l lo f w i n he t r e d u c t i o n z o n e i mp r o v e s t h e 仃a n s f o r ma t i o n o f N Ox t o N2 . hu t s he t NOx g e n e r a t i o n i s r e d u c e d . Af t e r he t s ag t e d o x y . f u e l c o mb u s i t o n t e c n o h l o g y
T h e r e s u l t s s h o w ha t t , u n d e r o x y 。 r u e 1 c o n d i t i o n s wi h t o x y g e n c o n t e n t o f 2 5 %, 2 8 %a nd 3 0 %, he t o p e r a t i o n s i ua t t i o n o f he t b o i l e r nd u e r 3 0 % o x y — f u e l c o n d i t i o n s h o ws g o o d a g r e e me n t wi t h t h a t u n d e r t h e a c ua t l a i r c o n d i t i o n i n me
第4 6卷
第 5期
热 力 发 电
THERM AL P OW ER GE NE RAT I ON
、 , o 1 . 4 6 N O. 5
2 0 1 7年 5月
Ma v 2 0 1 7
墙 式切 圆锅 炉分 级 富氧 燃 烧
对 NO 生成 量影响 的数 值模拟
赵 星海 , 白贵 生
ZHAO Xi n g h a i , BAI Gui s h e n g
( S c h o o l o f E n e r g y P o w e r E n g i n e e r i n g , No r t h e a s t Di a n l i U n i v e r s i t y , J i l i n 1 3 2 0 1 2 , C h i n Nu me r i c a l s i mu l a t i o n o f NOx e mi s s i o n c h a r a c t e r i s t i e s f o r a s u p e r c r i t i c a l 6 6 0 MW u n i t wa l l t y p e t a n g e n t i a l l y f t r e d p u l v e iz r e d c o a l b o i l e r we r e c a r de d o u t . T h e i n f l u e n c e o f t e mp e r a t u r e i f e l d a n d NO c o n c e n t r a t i o n i n t h e f u r n a c e we r e s t u d i e d b y u s i n g t h e me ho t d o f o x y — f u e 1 c o mb u s t i o n i n t h e a i r s t a g e d c o mb u s i t o n t e c h n o l o g y .