煤粉浓淡空气分级燃烧过程的数值模拟

毕明树, 张 丛, 周一卉

(大连理工大学化工机械学院,大连116012)

煤粉作为一次能源,其清洁、高效燃烧一直是科 研人员研究的热点.燃煤锅炉是煤粉利用的主要方式,其排放的污染物主要由NO x、CO和固体粒子(包括未燃烧和部分燃烧)等组成.目前,燃煤锅炉存在NO x排放超标和飞灰含碳量高等环境污染问题.以降低排放为主的低NO x燃烧技术主要包括低过量空气系数燃烧、空气分级燃烧、浓淡燃烧及煤粉再燃等.由于煤粉浓淡燃烧依赖于燃烧器的结构,因此大多研究限于实际改造工况和单个燃烧器的结构,而对煤粉浓淡燃烧炉膛的研究较少.浓淡燃烧技术[1]是利用浓淡偏差燃烧器在炉膛一次风入口调节煤粉和空气分布,形成远离化学当量比的燃烧条件,从而降低NO x的生成.针对1台400 t/h的四角切圆煤粉燃烧锅炉,笔者在空气分级燃烧技术[2-3]的基础上提出了浓淡燃烧改造,并借助Fluent 6.3软件对改造前后锅炉的燃烧状况进行了数值模拟,为电厂实施锅炉设计和改造提供了理论依据.

1 研究对象与网格划分

1.1 研究对象

本文模拟研究的对象为400 t/h四角切圆燃煤锅炉炉膛,其炉膛结构和尺寸见图1.从图1可知：常规燃烧指燃尽风(OFA)喷口不开启;浓淡燃烧改造其3层一次风喷口,保证燃烧器喷口大小,喷口个数和高度均不变,中间加隔板,浓淡两侧喷口大小均等,切圆内侧为浓侧喷口.表1为煤的工业分析和元素分析,表2为煤质的物理参数.煤粉粒径按照Rosin-Ramm ler方法分布,R200为2%,R90为22%.

图……