热解燃烧链条炉低no,x排放特性与炉膛结构参数影响的数值模拟

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1、西北大学硕士学位论文热解燃烧链条炉低NO<,x>排放特性与炉膛结构参数影响的数值模拟姓名：贾靖华申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：马晓迅;许光文20090609摘要我国工业锅炉有50多万台，主要采用层燃方式，且多为链条炉，普遍存在燃烧效率低、污染物排放量高等问题。其中，造成大气污染重要来源之一的氮氧化物(Nox)的排放约占我国N仉排放总量的15％"--20％。因此，研发工业锅炉低Nox燃烧技术对于减排燃煤NOx、保护大气环境具有十分重要的现实意义。热解燃烧链条炉是根据中国科学院过程工程研究所提出的层燃链条炉热解燃烧技术原理设计出的新型层燃炉。与普通层燃链条炉相比，热解燃

2、烧链条炉融合了燃料再燃技术可以有效抑制炉内Nox的生成。其实现方式如下：将链条炉分解为前段热解和部分气化区以及后段半焦和可燃气燃烧区。前段热解气化区产生的对Nox具有还原作用的可燃气被导入后段燃烧炉堂后，形成了燃料再燃，可对链条炉排半焦燃烧生成的Nox起到很好的抑制效果，从而达到降低Nox排放的目的。本文采用流体力学软件FLUENT，模拟揭示热解燃烧链条炉降低NOx的排放特性，并考察炉膛结构参数对降低NOx排放的影响，为热解燃烧链条炉的开发设计提供理论指导。模拟过程中，选取后段燃烧炉膛作为计算物理模型，将前段流化床气化产生的可燃气简化为甲烷，采用添加元素N的乙烯．空气混合物燃烧

3、模拟炉排半焦层燃烧及其生成的NO，建立了炉膛燃烧的数学模型及NO生成与还原模型。模拟结果表明，传统燃烧时，炉膛出1：3NO浓度为178ppm。而在同等燃烧条件下，热解燃烧链条炉由于在炉膛中形成一局部还原燃烧区，炉膛出口NO排放量降为152ppm，NO还原率为14．6％。这说明该技术相对于传统燃烧，具有一定的Nox减排作用。对于热解燃烧链条炉，计算结果表明，减小过量空气系数、增大再燃比和减弱炉排前段风室配风量有利于提高出口NO还原率；增大前拱长度、减小前拱角度、增大前后拱间距会减弱NO减排效果，而后拱角度的改变对出口NO还原率没有影响。关键词：链条炉，再燃，热解燃烧，Nox，数值

4、模拟AbstractInChina,theexistingproblemsofindustrialboilerswhichareaboutmorethan500thousandunitsandmainlyadoptthegrate—firedmanneraregenerallowcombustionefficiencyandhighemissionofpollutant．Amongthem,animportantsourcoofatmosphericpollutioncausedbynitrogenoxides(NOx)emissionaccountsforabout15％--

5、-。20％ofamountingtoNOxemissioninChinaTherefore，itisveryimportantinviewoftheenvironmentprotectionofChinatodevelopnewcombustiontechnologyofindustrialboilerforlOWNOxemission．Pyrolysis-combustionchaingrateboilerinventedbytheInstituteofProcessEngineering，'ChineseAcademyofSciences，isanew-stylestoke

6、rboiler．Incomparisonwithtraditionalchaingrateboiler,pyrolysis—combustionchaingrateboilercombinedwithfuelrebumingCanbeeffectivelysuppressedthegenerationofNOx．Thepyrolysis-combustionchaingrateboileriscomposedoftwosectionsincludingfrontsectionofpyrolysisandpartialgasification，andbacksectionofse

7、micokecombustion．Theflammablegasproducedbycoalpyrolysisandpartialgasificationinfrontsectioncanbeimportedintothebackfumace，whichformfuelrebumingwhichcanreduceNOxemissionfiomsemicokecombustiononthechaingrate．Inthispaper,fluiddynamicssoftwareFLUENTw鹊u