余热锅炉中分层燃烧和NOx排放特性的数值模拟.pdf

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1、余热锅炉中分层燃烧和NO戈排放特性的数值模拟谭建平1，罗坤‘。宋冬根二。樊建人1(1．浙江大学热能T程研究所能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027；2．中围瑞林工程技术有限公司江西南昌330031)摘要：针对余热锅炉入口烟气中有机物浓度变化的情况，采用数值方法模拟了不同分层燃烧条件下余热锅炉内的燃烧特性和NO．排放规律，对锅炉喷12'分层布置进行优化设计。分析了有机物质量分数分别为2．655％、5％和10％时，不同喷口层数(2层、3层和4层)和不同喷口分布位置对余热锅炉内有机物燃烧以及NO生成的影响根据NO，排放和余热锅炉热利用的情况，得到不同有机物浓度下各自的最优喷口布置

2、方案关键词：余热锅炉；有机物燃烧；分层燃烧；NO．中图分类号：X511文献标识码：A文章编号：1004—3950(2015)03—0054—070引言随着经济的快速发展，电子废弃物、工业废金属等产生量也急剧地增长。据统计，全世界每小时就有4000t电子废弃物产生，每年电子电器设备的废料产量高达2000万～5000万t，并保持每年3％～8％的增长速度。11。火法冶炼技术是处理回收电子废弃物、工业废金属等再生资源的重要手段之一1‘“。但是冶炼后高温烟气的回收利用以及冶炼中未燃尽有机物的处理等问题，则通常需要余热锅炉来解决。本文中的余热锅炉指冶炼炉的后续烟气处理锅炉，是一个将熔炼炉中未完

3、全燃烧的有机物燃尽以及余热利用的装置。NO、是大气污染的重要来源之一。NO．形成的硝酸和SO，形成的硫酸是造成酸雨最主要的成分，NO．还是导致光化学烟雾、破坏臭氧层形成温室效应等环境问题的重要原因。随着经济的不断发展，NO，的排放量迅速激增，因此NO。污染所导致的环境问题以及对人体健康的危害正得到人们越来越多的关注。针对NO，排放的控制，国家也逐渐制定了更严的排放标准，越来越多的技术也得到了采用”。1。收稿日期：2014一10—03作者简介：谭建平(1990一)，男．湖南怀化人．硕士研究生．研究方向为气相、气同两相燃烧的数值模拟一54一№～～～一一一{

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6、一一一～一一～一舢一一～一一～。一一～．耋～明㈤一一一一～一～一一众所周知，分层燃烧技术在煤粉锅炉中已经被证明是一种可行的降低NO，生成的燃烧技术”7，但是这种技术在余热锅炉有机物燃烧领域对NO，生成影响的研究却鲜有报道本文在研究余热锅炉中分层燃烧保证有机物燃尽的同时，比较了不同喷口层数、不同喷口位置等不同分层燃烧条件下余热锅炉内有机物燃烧情况和污染物N0，的排放特性：图1余热锅炉物理模型l物理模型本文模拟余热锅炉的物理模型如图I所示，图中单位为n，。余热锅炉炉膛宽度为X方向，炉膛

7、深度为，方向，炉膛高度为z方向，其中戈=1．368111，’=1．816m，：=l2m。喷口布置在垂直于x轴的两个面上，喷口直径大小为0．05Ill，其位置分别为z=1．5rn、z=3．5m、。=6m、。=9m。余热锅炉燃烧室的上方为横向炯道，其尺寸为：6．408nl×1．816IllX2m，横向炯道后部是尾部斜i角娴道，高度为7．473nl，出口截面的面积为2．488InX1．8l6m。表l和表2分别表示余热锅炉入口处娴气(不含可燃有机物)和可燃有机物的流量以及各成分的比例。其中，表2中有机物的质量流量为294．6kg／h，占总烟气质量流量的2．655％。以此为基石}

8、{，在总烟

9、气质量流量不变的情况下，计算了有机物质量流量占总炯气质量流量5％和10％这两种工况，此时有机物分别为554．74kg／h和1109．48kg／h(总烟气质量流量不变，有机物质量流量的增加部分等于表】中入口烟气巾不含有机物部分所减少量)。表3表示不同喷口布置时分层燃烧下的工况，包括不同喷口层数、不同喷口位置等喷口布置形式一、表I入口烟气(不含可燃有机物)标况体积以及各成分比仞温度／℃体积／m1·h“N，／％0、／％H、O／％(：()、／％HCl／％IlBI／％S()，／％N0／％一1300827R54．787．001972l6830．24()．25()．I8O．037表2有机物成分和

10、含量哳种类C，H，ClC2H4C，H0，NC7H802Cl!HI¨C14C14H4BrloC】6H1003400l()．003(107．(103．()()2．()I)6()．O()表3不同喷口布置下的分层燃烧工况T75I!．(一一¨pe2(10Wn113一Ul，e2(1‘1、vn14喷口层数2层3L；3层4层：=6111：=1．5111：=3．5III、：=6I

11、1、：=1．5111、：=3．5111、：=I．5III、：=3．5111、喷口位It：=911I：=3．