| 低氮氧化合物生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)燃燒特性的數(shù)值模擬 |
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低氮氧化合物生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)燃燒特性的數(shù)值模擬 摘要： 研究對(duì)350MW電站鍋爐采用低氮氧化合物。生物質(zhì)燃燒機(jī)和常規(guī)直流煤粉生物質(zhì)燃燒機(jī)的燃燒過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。數(shù)值分析結(jié)果表明：爐內(nèi)的溫度出現(xiàn)在生物質(zhì)燃燒機(jī)上部附近，在此區(qū)域，鍋爐采用低氮氧化合物。生物質(zhì)燃燒機(jī)的火焰中心溫度比常規(guī)生物質(zhì)燃燒機(jī)的要高出100℃多，而對(duì)應(yīng)2種生物質(zhì)燃燒機(jī)的截面平均溫度沿爐高沒有明顯的區(qū)別；生物質(zhì)燃燒機(jī)區(qū)域的截面溫度場(chǎng)呈現(xiàn)出馬鞍形分布，即爐膛中心和爐壁附近的溫度較小，其二者中間環(huán)形區(qū)域的溫度；周期性變化的一次風(fēng)噴嘴截面的火焰平均溫度較高，二次風(fēng)噴嘴截面的火焰平均溫度較小，二者相差300℃左右，爐膛的切圓直徑在生物質(zhì)燃燒機(jī)上部附近最小，在生物質(zhì)燃燒機(jī)區(qū)域，切圓直徑幾乎為常數(shù)，在生物質(zhì)燃燒機(jī)的上部和下部區(qū)域，爐膛截面的切圓直徑較大；低氮氧化合物。生物質(zhì)燃燒機(jī)和常規(guī)直流煤粉生物質(zhì)燃燒機(jī)所對(duì)應(yīng)的切圓直徑，在生物質(zhì)燃燒機(jī)的上部附近，低氮氧化合物，生物質(zhì)燃燒機(jī)相應(yīng)的切圓直徑要大一些，在其它的區(qū)域中二者相應(yīng)的切圓直徑?jīng)]有明顯的區(qū)別。 1 前言 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科技的發(fā)展，人們對(duì)氮氧化合物。的污染日益重視，F(xiàn)在，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，氮氧化合物。是大氣的第三大污染源，它主要是在燃燒過程中產(chǎn)生的，如爐內(nèi)過程和內(nèi)燃機(jī)過程等。電站鍋爐的一次能源消耗約占全國(guó)總能耗的三分之一，因此，控制電站鍋爐的氮氧化合物。排放是解決第三大污染源問題的首選目標(biāo)。在占我國(guó)發(fā)電總量353GW約80%的火力電站機(jī)組中，切圓燃燒的煤粉爐是電力工業(yè)的主力爐型，它們的氮氧化合物。排放一般在700～1200m~ m3之間，而電站固態(tài)排渣爐的氮氧化合物。排放標(biāo)準(zhǔn)(1990年)為650m∥rTi3 (02=6%)，即切圓燃燒電站鍋爐的氮氧化合物。排放普遍超榭1]，因此研究常規(guī)直流和低氮氧化合物。生物質(zhì)燃燒機(jī)的燃燒特性，對(duì)于保護(hù)環(huán)境意義重大。 大量試驗(yàn)表明：低氮氧化合物。生物質(zhì)燃燒機(jī)可以降低氮氧化合物。排放30%左右，常規(guī)直流煤粉生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)技改成低氮氧化合物。生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)，從技術(shù)上講是可行的，改造工作量小，成本低，是發(fā)電廠老技術(shù)提升的理想技術(shù)。為了進(jìn)一步降低氮氧化合物。的排放，就要從重組低氮氧化合物。生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的各個(gè)燃燒要素入手，運(yùn)用燃燒理論和低氮氧化合物，生成機(jī)理，通過優(yōu)化燃燒來達(dá)到。本研究將對(duì)350MW電站鍋爐采用低氮氧化合物。生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的燃燒過程進(jìn)行數(shù)值分析，并與相對(duì)應(yīng)的常規(guī)直流煤粉燃燒器的燃燒特性進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步揭示電站鍋爐爐膛內(nèi)的燃燒規(guī)律。 2鍋爐計(jì)算簡(jiǎn)介 本研究的鍋爐爐膛計(jì)算如圖1所示，爐膛高度為48. 8m，寬度14. 616m,深度12. 43m，煙窗面積為(14.616×10. 2)ff12,折煙角伸入爐膛深度為2.73 5m。生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)如圖2所示，模擬采用的2個(gè)生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)、低氮氧化合物。生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)和常規(guī)直流煤粉生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的一次風(fēng)噴嘴尺寸、周界風(fēng)寬度、二次風(fēng)噴口尺寸、各個(gè)噴嘴之間的相對(duì)尺寸、各個(gè)噴嘴中的風(fēng)溫、風(fēng)速和一次風(fēng)的總量及固氣比等對(duì)應(yīng)相等。固氣速度比取0.9，低氮氧化合物。生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的濃淡比取4：1。一次風(fēng)噴嘴截面為(0. 402×0.306)ff12,周界風(fēng)寬度為0.065m,二次風(fēng)噴嘴截面為(0. 520X0.320)m2，一、二次風(fēng)的中心距為0. 574m，2個(gè)生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的對(duì)應(yīng)爐膛也相同，5段生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的總高度為10. 210m，生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)頂部到水平煙道中心的高度為24. 07m。低氮氧化合物生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的一次風(fēng)噴嘴截面。 旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)是四角切圓燃燒鍋爐爐膛的主要特征，為盡可能的減小數(shù)值擴(kuò)散，爐內(nèi)計(jì)算區(qū)域采用了六面體網(wǎng)格，爐膛的網(wǎng)格劃分完成以后，計(jì)算網(wǎng)格數(shù)為1. 712×l05，節(jié)點(diǎn)的平均控制體大小為0. 039rn3。 壓力場(chǎng)的耦合采用Simpler方法，開始計(jì)算時(shí)，先求解等溫流場(chǎng)，待動(dòng)量方程收斂后，再耦合顆粒場(chǎng)、燃燒和輻射換熱，然后進(jìn)行循環(huán)迭代，直到燃燒過程收斂。 4數(shù)值模擬和結(jié)果討論 低氮氧化合物。生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)燃燒特性的數(shù)值模擬是在對(duì)電站鍋爐燃燒過程收斂性研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。研究表明：當(dāng)燃燒過程收斂以后，爐膛內(nèi)的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和紊動(dòng)能場(chǎng)等保持不變。 生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)和常規(guī)直流生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)所對(duì)應(yīng)的爐膛中心溫度沿爐膛高度分布的計(jì)算結(jié)果。從圖上可以看出，在生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)上部區(qū)域低氮氧化合物。生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)對(duì)應(yīng)爐膛的煙氣溫度較高，其火焰中心溫度比采用常規(guī)直流煤粉燃燒器的火焰中心溫度要高出100℃噦上，而在爐膛的上部和下部區(qū)域，這2種生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的爐膛中心溫度分布基本相同，這與作者在1MW四角切圓鍋爐熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)上所得到的結(jié)果是一致自勺[4]，即低氮氧化合物。生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的富燃料煤粉射流由于固氣比較大，著火溫度較低，煤粉射流著火提前，反映在燃燒器區(qū)域的爐膛中心溫度較高，從而使低氮氧化合物。燃燒器具有良好的燃燒穩(wěn)定性。 生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)和常規(guī)直流生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的爐膛截面平均溫度沿爐膛高度的分布規(guī)律。從圖上可以看出，低氮氧化合物。生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)和常規(guī)直流生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)鍋爐所對(duì)應(yīng)截面的平均溫度基本相同，生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)區(qū)域的溫度梯度很大，變化劇烈次風(fēng)截面的平均溫度比二次風(fēng)截面的平均溫度要高300℃左右。結(jié)合圖4可以看出，低氮氧化合物。燃燒器鍋爐的生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)區(qū)域中心溫度較高，其壁面四周附近的溫度一定較低，這樣才能使得截面的平均溫度保持不變。因此，采用低氮氧化合物。生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的電站鍋爐結(jié)渣的可能性較小。 圖6是鍋爐分別采用低氮氧化合物。生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)和常規(guī)直流生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的爐膛中心縱剖面的溫度等值線圖。從圖上可以看出，生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)區(qū)域的溫度分布呈顯出馬鞍形，中心和水冷壁四周附近的溫度較低，其二者中間的環(huán)形區(qū)域的溫度較高在生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)區(qū)域以上，溫度的分布才發(fā)展成為中心溫度的單峰形。 生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)和常規(guī)直流生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的爐膛截面切圓直徑沿爐高的變化曲線。從圖上可以看出，生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)區(qū)域的切圓直徑基本不變?cè)谏镔|(zhì)顆粒燃燒機(jī)上部附近的切圓直徑最小，在爐膛的上部和下部區(qū)域，切圓直徑較大，2種燃燒器所對(duì)應(yīng)的爐膛切圓直徑，在生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)上部區(qū)域低氮氧化合物。生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的切圓直徑相對(duì)大些，在其它區(qū)域沒有明顯的區(qū)別。這是因在生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)區(qū)域，旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩隨爐高在增大的同時(shí)，煙氣沆速也在增加，當(dāng)二者增加的趨勢(shì)相當(dāng)時(shí)，表現(xiàn)出切圓直徑基本不變而在生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)上部附近，煙速由于煙溫降低而減小，旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩的增加使切圓直徑減小到最小，而在爐膛的下部和上部區(qū)域，煙氣主要到離心力的作用從而使切圓直徑不斷增大。 5結(jié)論 (1)在生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)區(qū)域的爐膛中，低氮氧化合物。生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)所對(duì)應(yīng)的火焰中心溫度要比常規(guī)直流煤粉生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的火焰中心溫度高100℃左右，爐膛的一次風(fēng)噴嘴截面的平均溫度與二次風(fēng)噴嘴截面的平均溫度相差約300 aC,爐膛中的溫度出現(xiàn)在生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的上部附近爐膛生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)區(qū)域截面的溫度分布呈現(xiàn)出馬鞍形，即爐膛截面環(huán)形區(qū)域的溫度； (2)爐內(nèi)切圓直徑在生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)區(qū)域基本不變?cè)谏镔|(zhì)顆粒燃燒機(jī)的上部附近切圓直徑最小，在爐膛下部或上部區(qū)域，切圓直徑較大，在生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)上部區(qū)域，低N0。生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)對(duì)應(yīng)的切圓直徑相比常規(guī)直流燃燒器的切圓直徑較大，其它區(qū)域的切圓直徑對(duì)采用2種生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)沒有明顯區(qū)別。 生物質(zhì)氣化站，http://www.598jx.com |
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