极细料重燃对锅炉烧点气体散放制约的数据探讨

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1、1超细粉再燃烧技术　　11技术简介　　所谓再燃烧技术，是指在炉膛内设置二次燃料欠氧燃烧的NOx还原区段，以控制NOx的最终生成量，也称为炉内燃料分级燃烧技术。由NO的形成和破坏机理可知，已生成的NO在遇到烃根CHi和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm时，会发生NO的还原反应。这些反应的总反应式为　　4NO+CH42N2+CO2+2H2O2NO+2CnHm+（2n+m/2-1）O2N2+2nCO2+mH2O2NO+2CON2+2CO22NO+2CN2+2CO2NO+2H2N2+2H2O利用这一原理，将80%85%的燃料送

2、入第一级燃烧区，生成NOx；其余15%20%则在主燃烧器的上部送入二级燃烧区，使得在一级燃烧区中生成的NOx在二级燃烧区内被还原成氮分子（N2）.二级燃烧区又称再燃区，送入二级燃烧区的燃料又称二次燃料。　　在再燃区中不仅已生成的NOx得到还原，同时还可抑制新的NOx生成，使NOx的排放浓度进一步降低。最后，燃烧产物进入燃尽区，送入燃尽风，达到完全燃烧目的。使用炉内再燃烧技术后，煤粉炉最终NOx排放量可在主燃烧区采用低NOx燃烧器降低NOx生成量的基础上，再减少50%70%的排放量。　　1.2影响再燃烧还原过程的主要因素　　

3、1）一次区NOx水平和燃尽度。一次区NOx生成量越低越好，一次区煤粉燃尽度越高越好。　　2）二次燃烧区时间。再燃区内的温度越高、停留时间越长，则还原反应越充分，NOx的降低率就越大。再燃区内烟气和燃料的停留时间应该在0415s。　　3）还原区温度水平。通常要求再燃区的温度水平在1200左右，以保持较高的还原效率。　　4）配风的化学计量比。对于不同的燃煤设备，由于具体条件不同，最佳的过量空气系数值要通过实验确定。一般主燃烧区过剩空气系数（煤粉炉、包括液态排渣炉、旋风炉前室）取为11；上部燃尽区为11512.对于还原区取为07

4、09.　　5）二次燃料的特性及选择。从燃料分级燃烧原理可知，在再燃区的还原性气氛中最有利于NOx还原的成分是烃类（CHi），因此选择二次燃料时应采用能在燃烧时产生大量烃根而又不含氮类的物质，二次燃料含有燃料氮将降低还原效率。天然气最好，天然气中不含燃料氮；煤也可以作为二次燃料，但煤中的焦炭氮会使NO的还原效果陡降，因此应尽量使用高挥发分煤种。　　2研究对象　　研究对象是元宝山电厂3锅炉，该锅炉为亚临界压力一次中间再热控制循环固态排渣汽包炉。锅炉设计为平衡通风、直吹式四角切圆燃烧、单炉膛倒U型布置。其主要技术数据如下：主蒸汽

5、流量18153t/h；主蒸汽压力173MPa；主蒸汽温度5406；给水压力1884MPa；给水温度2722；再热汽流量1496t/h；再热器入口压力35MP；再热器入口温度3133；再热器出口压力331MPa；再热器出口温度5406锅炉效率919%.　　设计煤种为元宝山褐煤。煤质分析如下：C4266%、H286%、O1067%、N064%、S081%；水分2750%、灰分1486%、挥发分2490%、固定碳3273%；低位发热量15552kJ/kg.　　3数学模型　　对于炉内非预混湍流燃烧过程的正确模拟，要求同时模拟混合和

6、化学反应过程。为了与质量、动量和能量方程采用方法一致，对于每一种所研究的化学物质，可写一个偏微分守恒方程，即t（mi）+xi（uimi）=xi（　　cmi　　mxi）+Ri+Si　　式中mi为I物质的质量分数；m为I物质的有效扩散系数与湍流动量扩散率的比值；Ri是由于化学反应而增加或减少的质量率；Si则是通过另外途径产生物质的源项。　　在湍流反应系统中写物质守恒方程时，需要时均值，一般采用法伊弗平均，方程可离散，Ri项可由质量法则得：Ri=（vNi-vLi）Mik1Cv1。其中，vNi，vLi是I物质作为产物和反应物的化学

7、计量系数；Mi为I物质的分子量；k则为特定反应率常数。一般采用Arrhenius方程形式：k=ATaexp（-ERT），式中C1为第I反应物的摩尔浓度；v1为第I反应物的化学当量系数。　　4计算过程及结果分析　　4.1网格处理　　根据炉膛结构特点的要求，利用Gambit提供的非结构化网格的生成技术，把整个计算区域分成3个区段冷灰斗区段、燃烧器区段、上炉膛区段。各区段单独生成网格，从而大大减少了网格数目，加快了计算速度，节约了计算时间，并且可以在燃烧器区域将网格局部加密以模拟该区域各物理量的剧烈变化。为元宝山3炉某燃烧器截面

8、的网格分布图。　　4.2边界条件　　布置在炉膛四角（以3炉为例）的燃烧器的喷口截面为计算区域的入口边界，入口边界上气相的速度u和温度以及煤粉颗粒流量、温度和粒径根据锅炉的运行参数直接给出（见），入口边界上的k、按照下式估算。　　元宝山3　　锅炉燃烧器截面网格分布k=05（uavgI）2=C1/4　　k1