燃尽风对NOx炉内分布影响的数值模拟研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第24卷第3期电力科学与工程Vo1．24，No．32008年5月ElectricPowerScienceandEngineeringMay，200863燃尽风对NO炉内分布影pfl~0,数值模拟研究吴彦坤，高正阳，崔伟春，王艳军(华北电力大学能源与动力工程学院，河北保定071003)摘要：为了研究燃尽风对N炉内分布的影响，采用TASCFLOW软件使用数值模拟方法，对一台现役锅炉进行了4种工况的数值模拟，通过分析不同负荷下投停燃尽风时炉内温度，O，CO和N浓

2、度分布，研究了燃尽风对N炉内分布的影响，得出了一些有参考价值的结论和数据。关键词：燃尽风；N炉内分布；数值模拟中图分类号：TK16文献标识码：A0引言燃煤电厂排放的NO是重点控制排放的污染物之一。在目前国内的低NO燃烧技术中，空气分级燃烧(即采用燃尽风)是目前使用最为普遍的低NO燃烧技术”。采用数值模拟方法分析NO的影响因素有大量文献可参考，但燃尽风对NO在炉内分布影响的研究较少。为了研究炉内NO的圈口豳．回图口图回雪回圈口分布，本文采用TASCFLOW软件，对1台300Mw采用燃尽风的四角切圆锅炉进行

3、了4种工况盈口匡薹I的数值模拟，分析了燃尽风对NO在炉内分布的燃二一尽次次影响，得出了一些有参考价值的结论和数据。图1锅炉总体结构和燃烧器结构风风风模拟，计算区域为从冷灰斗至炉膛出口，同时也计认1模拟对象基本情况算了前屏、后屏和高再区域。网格划分采用结构化网格，使用ICEM软件划分，最终生成1059084本文模拟对象为上海锅炉厂生产的亚临界、一个网格。数值模拟采用三维稳态计算：对湍流气象次中间再热、强制循环锅炉，额定蒸发量为1025流动采用标准k一￡双方程模型；在近壁面处采用t／h，兀型露天布置。锅炉总

4、体结构和燃烧器结构如log-law壁面函数法处理；燃烧反应采用多步涡团图1所示。炉膛的断面尺寸为11790x14059mm耗散模型；颗粒项采用拉格朗日颗粒轨道模型，颗(深×宽)，炉膛自冷灰斗至炉顶管高度为50．3m，粒直径分布遵循Rosin-Rammler分布；辐射传热上排燃烧器至屏底间距离为18．3m，燃烧器项部采用Diffusion模型。采用后处理方法对NO进行独立布置燃尽风喷口。锅炉燃用山东混合烟煤。计算，收敛标准为残差小于10～。2．2初始条件2数学模型及初始条件确定本文根据锅炉实际运行工况确定

5、数值模拟所采2．1数学模型用的初始条件。数值模拟所采用的过量空气系数为本文采用TASCFLOW软件对锅炉进行数值1．25，锅炉配风及风温如表1所示。所模拟的不同收稿日期：2007—10—11．作者简介：吴彦坤(1980一)，男，华北电力大学能源与动力工程学院硕士研究生维普资讯http://www.cqvip.com电力科学与工程2008年工况下采用的过量空气系数和配风比例固定不变。膛中心温度。这说明随着水平高度的增加，截面的表1锅炉配风及风温表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

6、TASCFLOW软件对研究对象进行了4种工况下的数值模拟：工况1为100％额定负荷且投燃尽风，工况2为100％额定负荷未投燃尽风，工况3为80％额定负荷且投燃尽风，工况4为80％额定负荷未投燃尽风。锅炉竖直向上方向为z方向，赙赠、菖冷灰斗下部为零米，燃烧器区域为11-20m。通过前人的研究认为口：热力型NO形成的主蠖要控制因素是温度，温度对热力型NO的生成速率栅餐的影响呈指数函数关系。影响热力型NO生成的另一个主要因素是反应环境中的氧浓度，N()f生成速率与氧浓度的平方根成正比。(b)工况2影响燃料型N

7、转化率的主要运行因素为过量空气系数。过量空气系数越高，燃料型NO的生成浓度也越高。阜本文研究内容为通过分析不同负荷下投停燃尽∞风时炉内温度，O：，CO浓度分布来研究燃尽风对蠖5炉内NO分布的影响。栅餐∞3．1不同工况下No与温度的关系温度是影响热力型和燃料型NO的重要因素，O本文研究了水平截面(z方向)平均温度和炉膛中z方向标高，m心温度与NO分布的关系，结果如图2所示。(c)工况33．1．1温度分布分析由图2中4个工况的温度与NO浓度分布曲线可以看出，水平截面平均温度与炉膛中心温度都搴詈存在一个峰值，

8、水平截面平均温度的峰值位置位于赠炉膛中心温度峰值位置的下方，而且后者的峰值温蠖栅度高于前者；不同工况下二者的差值也不同，工况餐四的差值最大，约为130K，其余工况约为30K。由模拟结果可以得出：高负荷(工况1、工况2)Oz方向标高，m和低负荷但投运燃尽风(工况3)时，炉膛中心温(d)工况4度的峰值与水平截面平均温度差值较小。由图也可一△一水平截面平均温度一口一炉膛中心温度一●一水平截面N平均质量浓度以看出水平截面平均温度在达到峰值之前高于同