煤粉工业锅炉NOx生成特性数值模拟研究
——燃烧器内二次风开度影响

杨秀超，马俊方，王彦文，秦 煌，刘建国，姜秀民，刘加勋

(上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240)

0 引言

即使煤燃烧引发的环境问题日渐突现，煤炭在世界能源消耗中仍起着不可替代的作用，从2003年到2030年，世界煤炭需求估计将上升94.7%[1]。我国煤炭储量丰富，据统计，煤炭占已探明一次性能源总量的92%。目前，我国能源消耗中，煤炭占比仍高达56.7%，这意味着在未来相当长的时间里，煤炭在能源结构中依然占据主导地位。

煤燃烧释放的氮氧化物(NOx)主要包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和氧化亚氮(N2O)，是生成光化学烟雾的前驱体，同时也可以形成酸雨和破坏臭氧层，进一步危及人类的生命健康[2-6]。随着世界环保标准的逐渐严苛，燃煤NOx的控制已经引起了广泛关注。我国更是提出了世界最严排放标准GB13271-2014，开发可实现50mg/m3的燃煤超低NOx排放技术已迫在眉睫。

工业锅炉是现代工业生产和社会生活中一种常见的热工设备。在我国，燃煤工业锅炉总数近60万台，是仅次于电站锅炉的主要燃煤设备，其年耗煤量近6.4亿t[7-10]。在燃煤工业锅炉的实际应用中，由于锅炉本身燃烧空间狭小、锅炉结构不合理、燃烧煤种及负荷多变等，使其普遍存在着运行效率低、NOx排放高的问题[11-14]。因此开发高效低氮的工业锅炉燃烧器和合理的工业锅炉结构，重新组织炉内流动及燃烧特性对工业锅炉的高效低氮运行具有重要意义[15-19]。

目前关于工业锅炉燃烧的研究中，大多通过设计特殊的煤粉燃烧器如旋流燃烧器、钝体燃烧器、预燃室燃烧器、反射流燃烧器来形成一个高温再循环回流区以促进煤粉的着火、保持火焰稳定性以及控制燃烧前期NOx的生成[20-21]。……