不同煤种燃烧过程中NO_x形成规律的数值模拟与分析
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烧 产 物在 高 温 区 的 滞 留 时 间 有 助 于 减 少 Ｎｏ 的 生
型和燃 料型 Ｎ 。本 文通 过查 阅大 量 的文 献 ， 发现 电厂 中生成快 速 型 Ｎ 很 少 ， 以 忽 略 不计 ， 以 可 所 本 文采用 数 值模 拟方 法 研 究 不 同煤 种 燃 烧 过 程 中
８—４ １８
ＣＮ ２ ｌ ２ ／ ２ 一 ３ ３ Ｎ
不 同煤 种燃 烧 过 程 中 Ｎ ｚ 成规 律 的 数值 模 拟 与 分 析 Ｏ 形
wk.baidu.com刘 建 红 ， 晓 平 ， 自 国 任 张
（ 长春工 程学 院能源 与动力 工程学 院 ， 长春 １ ０ １ ） ３ ０ ２
摘 要 ： 燃煤 过 程对 大 气 造 成 的污 染 正 目益 引起人
们 的 关 注 ， 制 Ｎｏ 控 的 排 放 是 煤 燃 烧 利 用 研 究 中 亟
意义。
锅 炉 内的煤 粉 燃烧 是 一个 复 杂 的物 理 、 化学 过
需 解决 的课题 。采 用 数 值模 拟 方 法 ， 究 不 同煤 种 研
在 不 同燃 烧 温 度 下 ＮＯ ＝的 生 成 规 律 ， 对 燃 烧 过 程 并
控 制燃烧 过程 中的 Ｎ 排 放 至关 重 要 。 在煤 粉 燃 烧过程 中产 生的 ＮＯ 主要 有 ３种 ， 热 力 型 、 速 即 快
最 多 ， 挥发 分 煤 （ｖ 燃 烧 生 成 的 Ｎ０ 低 １） 最 少 ； 力 热
型 Ｎ０ 的生成 与温度 有直接 的 关系 。 因此， 缩短 燃
８ ２
０ 引 言
Ｎ ） 是一种危害人体健 康 ， （ｒ 破坏大气环 境的 污染 物， 燃煤电站锅炉是 Ｎ 的主要排放源 。２ Ｏ Ｏ０年全国 电站锅炉 Ｎ 的平均排 放 质量浓 度为 ７０ｍ ／ ３ ５ ｇ Ｎｍ ，
Ｎ 排 放总 量为 ２ ８ ０ ５ ． ２万 ｔ２ １ ， Ｏ ０年 Ｎ 排 放 总
程， 它涉 及 到多 相 流 动 、 热 传 质 和 燃 烧 等 多 个 学 传
科 。加 深 了解 煤 粉 燃 烧 过 程 中 Ｎｏ 的 生 成 机 理 ， 对
中的 ＮＯ 生成 的影 响 因素及 抑 制 方 法进 行 分 析 和 归纳 。结果表 明： 中挥发 分煤 （ ） 烧 生成 的 Ｎｏ ｍｖ 燃
数值 模拟 的第 一步 是 由燃 烧过 程所遵 循 的基本
定律： 质量 守恒定 律 、 顿第 二 定 律 、 量 转换 和守 牛 能 恒 定律 、 分转换 定 律 等 ， 组 构造 基 本 守恒 方 程 ， 即连 续 方程 、 量方 程 、 量方 程 、 分方 程 等 。对 于所 动 能 组
速 度 矢 量 ， ｓ ｍ／ 。
１ ２ 动 量 守 恒 方 程 ．
十 ・（ ｐＶＸ Ｖ — ｖ） 一 ￣ ｐ－ ｗ ・ ［ －
（
）］ 户 —— 燃烧 炉 内压力场 ， ａ Ｐ。
（） ２
式 中 ：— — 动 力 粘 度 系 数 ， ａ・ Ｐ Ｓ
主 要 研究 从 强化 传 热 ， 热 传 质 流 动 的数 值 模 拟 。 传
ＮＯ ＝的生成 ， 析 煤 燃 烧 过 程 中 ＮＯ 分 ＝的形 成 机理
成， 减少 反 应 中氧气 的质量 浓度 能够抑 制 ＮＯ 的 生 成 ， 计算 结果 可为 今 后 的 工 业性 实验 提 供 理论 依 其
据。
及其影 响 因素 ， 综述 现代 电厂 中采用 的低 Ｎ 燃烧
：
长 春 工 程学 院学 报 （ 自然 科 学 版 ）２ １ ０ １年 第 ｌ ２卷 第 ｌ 期
Ｊ Ｃｈ ｎ ｈ ｎ Ｉ ｓ． ｅ ． Ｎａ． ｅ． ｄ． ， ０ １ Ｖｏ． ２ Ｎｏ １ ． ａ ｇｃ ｕ ｎ ｔＴｅ ｈ （ ｔＳ ｉＥ ｉ） ２ １ ． １１ 。 ．
Ｚ ／０ ３ ￣
ＮＯ 的 平 均 排 放 量 为 ６ Ｏ １ ２ ０ｍｇ Ｎｍ。ｘ。 随 Ｏ ～ ０ ／ Ｅ ］ 着 国 家 对 环 保 的 １ 重 视 ， 国 对 火 电 厂 的 污 染 物 ３益 我
１ １ 连续 性方 程 ．
＋ （ 一 ｏ ｐ
ａ ’
（） １
式 中： 广
— —
质 量密度 ， ｇ ｍ ｋ／ ；
方程。
量 比 ２０ ０ ０年 增长 ３ ６万 ｔ 右 。按 照 我 国 ２ Ｏ ３ 左 ０ ４年
火 电厂 大气 污染 物排 放标 准规 定 ， ０ ／ １０ ０ｔｈ以上 的 固态排 渣煤粉 锅 炉 ＮＯ 排放 标 准 为 ４ ０ｍｇ Ｎｍ。 ５ ／ 。
根 据调 查 （ ２ Ｏ 按 Ｏ ２年 为 ６ 计 算 ） 固态 排 渣 煤 粉 炉
的控 制技术 。
关键 词 ： 粉燃 烧 ； 形 成 机 理 ； 制技 术 ； 值 煤 Ｎ０ 控 数
模 拟 中 图 分 类 号 ： Ｋｔ ４ Ｔ ２ 文 献标志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ９８ ８ （０ １ ０ —０ １０ １ ０ —９ ４ ２ １ ） １０ ８ －４
１ 数 学 模 型
时间 ，； Ｓ
—
—
排 放 控 制 也 将 更 加 严 格 。所 以 ， 煤 燃 烧 过 程 中 对 ＮＯ 的生成 机理 以及其 控 制 方法 开展 研 究 ， 对促 进 国民经 济 的发 展 和 改 善 生态 环 境 具 有 重 要 的 现 实
收 稿 日期 ； Ｏ Ｏ １ ～ １ ２ｌ一 ０ ８ 作 者 简 介 ： 建 红 （ ９ ９ ） 女 （ ） 河 北 定 州 ， 士研 究 生 刘 １７一 ， 汉 ， 硕
有 的流动 问题进行 数 值 计算 ， 都需 要 求解 连续 性方
程 和动量 守恒方 程 。 当流 动是 湍 流 时 ， 要求 解 附 还
加 的输运 方程 。对 于包 含 传 热 的流 动 ， 要求 解 能 需 量 守恒方 程 。对 于 包 含 组 分 混 合 和 化 学 反 应 的流
动， 需要求 解组分 守 恒 方程 来 求解 混 合 分 数 的守 恒
型和燃 料型 Ｎ 。本 文通 过查 阅大 量 的文 献 ， 发现 电厂 中生成快 速 型 Ｎ 很 少 ， 以 忽 略 不计 ， 以 可 所 本 文采用 数 值模 拟方 法 研 究 不 同煤 种 燃 烧 过 程 中
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ＣＮ ２ ｌ ２ ／ ２ 一 ３ ３ Ｎ
不 同煤 种燃 烧 过 程 中 Ｎ ｚ 成规 律 的 数值 模 拟 与 分 析 Ｏ 形
wk.baidu.com刘 建 红 ， 晓 平 ， 自 国 任 张
（ 长春工 程学 院能源 与动力 工程学 院 ， 长春 １ ０ １ ） ３ ０ ２
摘 要 ： 燃煤 过 程对 大 气 造 成 的污 染 正 目益 引起人
们 的 关 注 ， 制 Ｎｏ 控 的 排 放 是 煤 燃 烧 利 用 研 究 中 亟
意义。
锅 炉 内的煤 粉 燃烧 是 一个 复 杂 的物 理 、 化学 过
需 解决 的课题 。采 用 数 值模 拟 方 法 ， 究 不 同煤 种 研
在 不 同燃 烧 温 度 下 ＮＯ ＝的 生 成 规 律 ， 对 燃 烧 过 程 并
控 制燃烧 过程 中的 Ｎ 排 放 至关 重 要 。 在煤 粉 燃 烧过程 中产 生的 ＮＯ 主要 有 ３种 ， 热 力 型 、 速 即 快
最 多 ， 挥发 分 煤 （ｖ 燃 烧 生 成 的 Ｎ０ 低 １） 最 少 ； 力 热
型 Ｎ０ 的生成 与温度 有直接 的 关系 。 因此， 缩短 燃
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０ 引 言
Ｎ ） 是一种危害人体健 康 ， （ｒ 破坏大气环 境的 污染 物， 燃煤电站锅炉是 Ｎ 的主要排放源 。２ Ｏ Ｏ０年全国 电站锅炉 Ｎ 的平均排 放 质量浓 度为 ７０ｍ ／ ３ ５ ｇ Ｎｍ ，
Ｎ 排 放总 量为 ２ ８ ０ ５ ． ２万 ｔ２ １ ， Ｏ ０年 Ｎ 排 放 总
程， 它涉 及 到多 相 流 动 、 热 传 质 和 燃 烧 等 多 个 学 传
科 。加 深 了解 煤 粉 燃 烧 过 程 中 Ｎｏ 的 生 成 机 理 ， 对
中的 ＮＯ 生成 的影 响 因素及 抑 制 方 法进 行 分 析 和 归纳 。结果表 明： 中挥发 分煤 （ ） 烧 生成 的 Ｎｏ ｍｖ 燃
数值 模拟 的第 一步 是 由燃 烧过 程所遵 循 的基本
定律： 质量 守恒定 律 、 顿第 二 定 律 、 量 转换 和守 牛 能 恒 定律 、 分转换 定 律 等 ， 组 构造 基 本 守恒 方 程 ， 即连 续 方程 、 量方 程 、 量方 程 、 分方 程 等 。对 于所 动 能 组
速 度 矢 量 ， ｓ ｍ／ 。
１ ２ 动 量 守 恒 方 程 ．
十 ・（ ｐＶＸ Ｖ — ｖ） 一 ￣ ｐ－ ｗ ・ ［ －
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（） ２
式 中 ：— — 动 力 粘 度 系 数 ， ａ・ Ｐ Ｓ
主 要 研究 从 强化 传 热 ， 热 传 质 流 动 的数 值 模 拟 。 传
ＮＯ ＝的生成 ， 析 煤 燃 烧 过 程 中 ＮＯ 分 ＝的形 成 机理
成， 减少 反 应 中氧气 的质量 浓度 能够抑 制 ＮＯ 的 生 成 ， 计算 结果 可为 今 后 的 工 业性 实验 提 供 理论 依 其
据。
及其影 响 因素 ， 综述 现代 电厂 中采用 的低 Ｎ 燃烧
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长 春 工 程学 院学 报 （ 自然 科 学 版 ）２ １ ０ １年 第 ｌ ２卷 第 ｌ 期
Ｊ Ｃｈ ｎ ｈ ｎ Ｉ ｓ． ｅ ． Ｎａ． ｅ． ｄ． ， ０ １ Ｖｏ． ２ Ｎｏ １ ． ａ ｇｃ ｕ ｎ ｔＴｅ ｈ （ ｔＳ ｉＥ ｉ） ２ １ ． １１ 。 ．
Ｚ ／０ ３ ￣
ＮＯ 的 平 均 排 放 量 为 ６ Ｏ １ ２ ０ｍｇ Ｎｍ。ｘ。 随 Ｏ ～ ０ ／ Ｅ ］ 着 国 家 对 环 保 的 １ 重 视 ， 国 对 火 电 厂 的 污 染 物 ３益 我
１ １ 连续 性方 程 ．
＋ （ 一 ｏ ｐ
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（） １
式 中： 广
— —
质 量密度 ， ｇ ｍ ｋ／ ；
方程。
量 比 ２０ ０ ０年 增长 ３ ６万 ｔ 右 。按 照 我 国 ２ Ｏ ３ 左 ０ ４年
火 电厂 大气 污染 物排 放标 准规 定 ， ０ ／ １０ ０ｔｈ以上 的 固态排 渣煤粉 锅 炉 ＮＯ 排放 标 准 为 ４ ０ｍｇ Ｎｍ。 ５ ／ 。
根 据调 查 （ ２ Ｏ 按 Ｏ ２年 为 ６ 计 算 ） 固态 排 渣 煤 粉 炉
的控 制技术 。
关键 词 ： 粉燃 烧 ； 形 成 机 理 ； 制技 术 ； 值 煤 Ｎ０ 控 数
模 拟 中 图 分 类 号 ： Ｋｔ ４ Ｔ ２ 文 献标志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ９８ ８ （０ １ ０ —０ １０ １ ０ —９ ４ ２ １ ） １０ ８ －４
１ 数 学 模 型
时间 ，； Ｓ
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排 放 控 制 也 将 更 加 严 格 。所 以 ， 煤 燃 烧 过 程 中 对 ＮＯ 的生成 机理 以及其 控 制 方法 开展 研 究 ， 对促 进 国民经 济 的发 展 和 改 善 生态 环 境 具 有 重 要 的 现 实
收 稿 日期 ； Ｏ Ｏ １ ～ １ ２ｌ一 ０ ８ 作 者 简 介 ： 建 红 （ ９ ９ ） 女 （ ） 河 北 定 州 ， 士研 究 生 刘 １７一 ， 汉 ， 硕
有 的流动 问题进行 数 值 计算 ， 都需 要 求解 连续 性方
程 和动量 守恒方 程 。 当流 动是 湍 流 时 ， 要求 解 附 还
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动， 需要求 解组分 守 恒 方程 来 求解 混 合 分 数 的守 恒