锅炉燃烧及NOx生成特性的数值仿真

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1、第28卷第5期计算机仿真2011年5月文章编号：1006—9348(2011)05—0311—05锅炉燃烧及NOx生成特性的数值仿真李朋，施万玲，桂莹，苟小龙(重庆大学动力工程学院，重庆400030)摘要：针对煤燃烧排放NO。污染物造成污染，为了能准确地预测NO，的生成及提出更有效的控制NO。排放的措施，提出建立了煤粉锅炉的三维物理模型，并将炉膛分区域进行合理的网格划分。应用涡团耗散概念(EDC)模型耦合对化学反应机理对炉膛内煤粉的流动、燃烧及NO。的生成特性进行研究，炉内各组分的浓度分布与NO。的生成分布存在很强的对应关系，采用EDC模

2、型耦合反应动力学机理进行仿真。结果表明方法可以很好地反映NO，的生成特性。可以较为准确地模拟NO，的生成特性，可准确预测和有效控制NO。的排放．为优化设计提供了理论基础。关键词：煤粉锅炉；氮氧化物形成；机理简化；涡团耗散概念模型中图分类号：TP391．9文献标识码：ASimulationofCombustionandNO。FormationProcessonBoilerLIPeng，SHIWan—ling，GUIYing，GOUXiao—long(CollegeofPowerEngineering，ChongqingUniversity，

3、Chongqing400030，China)ABSTRACT：InordertoaccuratelypredicttheformationofN0xfrommicroscopicandmakeamoreeffectivemethodofcontrollingNOxemissions，athree-dimensionalphysicalmodelofpulverized-coalboilerwasbuiltupandthefur-naceWasdividedintoregionsforMeshing．Usingeddydissipation

4、concept(EDC)model，thethree-dimensionalsimulationoftheflowandcombustionprocessofpulverized-coalandtheprocessofNO。formationwerecoupledwithdetailedchemicalkineticmechanism．Simulationresultsandactualoperatingconditionsbasicallyconsistenttestre-sults，whichshowsthatthemethodcan

5、wellreflectthecharacteristicsofNO。formation．SimulationresultsshowthatNO，formationhasClOSerelationwiththeconcentrationofeachspecies，andthemodelusingEDCcouplingreactionmechanismscanmoreaccuratelysimulatetheformationofNO，characteristics，Thismicrocosmicanalysislaidagoodtheore

6、ticalfoundationforthecontrolandsystematicoptimaldesignofNO。emission．KEYWORDS：Pulverized-coalboiler；Nitricoxideformation；Reducedmechanism；Eddydissipationconceptmodel1引言我国能源以煤为主，燃煤过程产生的污染物是大气污染的主要来源。氮氧化物(NO。)作为一种最重要的污染排放物，通过燃煤产生的比例达到了67％⋯，因此提高煤的燃烧效率，控制氮氧化物的排放，减少对环境的污染已成为人们日

7、益关注的课题。同时，基于详细化学组分和基元反应为基础的燃烧化学反应动力学在国外已开展了二十余年，从1980年开始。美国Sandia国家实验室开发了Chemkin拉1系列大型气相化学反应动力学软件包，用于处理燃烧过程所涉及的化学问题。化学反应动力学详细地描述了燃烧中的着火、灭火、火焰结构以及燃烧过程中重要组分的生成等机理，对燃烧过程的深入理解和实际应用具有重要的意义。以计算机仿真为研究手段对燃煤电站锅炉进行研究是收稿日期：2010—03—29惨回日期：2010—05—06一种常用方法。近年来，对煤粉燃烧过程中NO，生成特性的研究已经取得了一

8、些有价值的科研成果”一j1，大大促进了低NO。煤粉燃烧器的发展。而在这些研究工作中，NO。生成的反应机理多采用总包反应，只能从宏观上分析NO。生成的影响冈素，而对煤粉燃烧采用详细机理进行微观仿