全尺寸燃煤 锅炉nox排放多影响因素的数值模拟分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第44卷第1期锅炉技术V01．44，No．12013年1月BOILERTECHNOLOGYJan．，2013全尺寸燃煤锅炉NO工排放多影响因素的数值模拟分析王振，胡璨元，罗永浩(上海交通大学热能工程研究所，上海200240)摘要：煤粉锅炉产生的大量氮氧化物是当前亟待解决的环境污染问题。通过CFD软件平台，以1台四角切圆锅炉为研究对象，建立了混烧情况下煤粉燃烧氮氧化物生成的计算模型，并通过正交方法设计工况，进行数值模拟，研究了影响Nq排放的不同因素。结果表明：过量空气系数是影响NO：生成的最重要

2、因素，NO：排放浓度随着过量空气系数的增大而增加；增加SOFA风量和采用低位磨也能降低N眈排放；另外，锅炉负荷、燃用煤种、煤粉细度也对NOx排放有一定影响。关键词：燃煤锅炉；数值模拟；NO：排放；影响因素；正交方法中图分类号：TK229．6文献标识码：A文章编号：1672～4763(2013)01—0041—07法来安排工况，进行模拟，分析锅炉运行参数与0前言NO，排放的关系，为优化电站锅炉运行，降低以煤为主的能源结构在我国相当长一段时NO。排放提供依据。间内将长期存在，煤粉锅炉产生的大量氮氧化物1模拟对象是当前亟待解决的环境污

3、染问题，因此，研究低NOI燃烧技术具有重要意义。模拟对象为某电厂1台1025t／h亚临界一通过CFD软件平台，利用计算机数值模拟对次中间再热强制循环汽包锅炉，锅炉制粉系统配燃煤电站锅炉进行研究已经证实是一种有效的有5台磨煤机，各带一层煤粉喷燃器，呈四角切方法，过去已经有不少这方面的文献，但是多数圆布置。该炉膛设计采用的是一、二次风同心反只是针对同一煤种单个或几个特定工况进行计切燃烧技术，四角切圆燃烧方式具体布置情况如算[1q]，比较计算结果；模拟区域也大多只包括主图1所示。燃烧器喷口布置实际尺寸及计算简燃区及炉膛上方，无法准确描

4、述整个锅炉的流动化示意图如图2所示，A、B、C、D、E5层一次风喷及燃烧情况。以此为出发点，本文建立合理的数嘴均采用了间隔布置，就二次风分布而言，A、B、学模型和几何模型，对四角切圆燃烧煤粉锅炉进C、D、E5层喷嘴属燃料风喷嘴(FA)，燃烧器喷行全尺寸三维数值模拟，并使用多孔介质模型模嘴中AA、AB、BC、CD、DE、EF6层喷嘴属辅拟了锅炉尾部烟道，提高了模拟的准确性。正交设计是一种安排多因素、多水平试验的数学方法，是从大量生产实践和科学实验中总结出来的[4]。它主要是通过正交表来整体设计，均匀搭配，以部分试验代替全面试验，然

5、后科学分析，得出结论，比单因素调整方法有明显的优越性。过去曾有文献根据正交方法设计锅炉运行工况[5~63进行现场试验，优化运行参数，但是由于实际运行的局限性，部分工况无法严格取到。本文在证明数值模拟可靠性的基础上，应用正交方图1四角切圆燃烧方式布置示意图收稿日期：2012～02—10；修回日期：2012—03—04基金项目：上海市科委项目(08DZl201503)作者简介：王振(1987一)，男，硕士研究生，主要从事燃烧和多相流的值模拟的研究。学兔兔www.xuetutu.com锅炉技术第44卷IFA[]表1锅炉主要计算参数mO

6、FEF326j51‘摧,蛋570晋；孚：，。23”EF口项目数值。e茁E目锅炉蒸发量(BMCR)／(t·h1)1025DE[]磨煤机最大空气流量／(t·h1)72．2Db曼dD目燃烧器标高／m1888026243CD富富230cD[]c目夕230(：目炉膛宽×深m14020×12330j．．，．．．．．．．．．．．．．．-J一次风率／％21．77既舀BC[]B目一次风温度／℃76．78卜畔130f．．．．．．．．．．，．．一二次风率／％78．23把AB[]二次风温度／℃320．6AE二]1．，．．．．．．．．．．．．．．．一气从

7、AA[]单只煤粉喷嘴热功率／(kJ·h-1)177×10s圈日霈一次风喷嘴间距／ram1534图2燃烧器喷口布置示意图助风喷嘴(AA)，其中在AB、BC、DE层辅助风喷嘴中安装有重油燃烧器；最上排喷嘴为过燃风喷嘴OFA，实际运行时五层一次风喷口通常只运行其中4层，另一层备用。2模型介绍2．1网格及边界条件该锅炉实际尺寸比较大，计算模型完全参照实际参数，使用以结构网格为主的六面体网格，网格数目约为70万个。锅炉尾部烟道过热器、再热器、省煤器实际结构较为复杂，建模困难，影响网格质量，因此使用多孔介质模型模拟流动及传热2。2计算用到的

8、数学模型情况，根据锅炉实际尺寸，各区域划分如图3。煤在数值计算中，气相的湍流流动选择Realiz-粉按颗粒相处理，采用质量入口边界条件；空气作ablek-￡双方程模型，气相湍流燃烧使用混合分为氧化剂，采用速度入口边界条件；壁面根据水冷数／概率密度函数模型(mix