燃尽风对超超临界锅炉燃烧特性影响的数值模拟

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1、第３８卷第１１期华中科技大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．１１２０１０年１１月Ｊ．ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖ．ｏｆＳｃｉ．＆Ｔｅｃｈ．（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｎｏｖ．２０１０燃尽风对超超临界锅炉燃烧特性影响的数值模拟方庆艳汪华剑陈刚周怀春（华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，湖北武汉４３００７４）摘要：对一台１０００ＭＷ超超临界前后墙旋流对冲燃烧煤粉锅炉进行数值模拟，研究了燃尽风比例对燃烧、ＮＯｘ排放及传热特性的影响．采用化学渗透脱挥发分模型替代经验方法，预测煤粉挥发分析出过程中氮的释放量以及

2、挥发分氮转化为ＨＣＮ与ＮＨ３的比例．模拟结果与试验测量值符合较好，随着燃尽风比例增加，飞灰含碳量增加，煤粉燃尽率降低，ＮＯｘ排放量（浓度）下降；但下炉膛出口烟气温度增加，导致大屏过热器挂渣倾向增加，较优的燃尽风比例为２５．７％．关键词：煤粉；锅炉；燃尽风；数值模拟；化学渗透脱挥发分模型中图分类号：ＴＫ２２３文献标志码：Ａ文章编号：１６７１－４５１２（２０１０）１１－００９２－０４Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｅｆｆｅｃｔｓｏｆｏｖｅｒｆｉｒｅａｉｒｏｎｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ

3、ｓｉｎａｎｕｌｔｒａ－ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｂｏｉｌｅｒＦａｎｇＱｉｎｇｙａｎＷａｎｇＨｕａｊｉａｎＣｈｅｎＧａｎｇＺｈｏｕＨｕａｉｃｈｕｎ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｌＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｏｒａ１０００ＭＷｕｌｔｒａ－ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｓｗｉｒｌｉｎ

4、ｇｏｐｐｏｓｅｄｃｏａｌ－ｆｉｒｅｄｕｔｉｌｉｔｙｂｏｉｌｅｒ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｏｖｅｒｆｉｒｅａｉｒ（ＯＦＡ）ｏｎｔｈｅｃｈａｒ－ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｘｉｄｅｓ（ＮＯｘ）ｅｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｉｎｔｈｅｆｕｒｎａｃｅｗｅｒｅｉｎｖｅｓ－ｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎｄｅｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ（ＣＰＤ）ｍｏｄｅｌ，ｉｎｓｔｅａｄｏｆａｎｉｍｐｅｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ，ｗａｓａｄａｐ

5、ｔｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｒｅｌｅａｓｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｄｅｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｍａｓｓｆｒａｃ－ｔｉｏｎｓｏｆｖｏｌａｔｉｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎｅｖｏｌｕｉｎｇａｓＨＣＮａｎｄＮＨ３．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓａｇｒｅｅｗｅｌｌｗｉｔｈｔｈｅｍｅａｓ－ｕｒｅｄｖａｌｕｅｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｈｅｆｌｙａｓｈｗｉｌｌｉｎｃｒｅａｓｅｗｈｅｎｔｈｅｒａｔｉｏｏｆＯＦＡｉｎｃｒｅａｓｅｓ

6、；ｔｈｅｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｂｕｒｎｏｕｔｄｅｃｒｅａｅｓａｎｄｔｈｅＮＯｘｅｍｉｓｓｉｏｎａｌｓｏｒｅｄｕｃｅｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｆｌｕｅｇａｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔｔｈｅｅｘｉｔｏｆｔｈｅｌｏｗｅｒｆｕｒｎａｃｅｒｉｓｅｓｇｒａｄｕａｌｌｙ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆｔｈｅａｓｈｄｅｐｏｓｉｔｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｓｏｆｔｈｅｐｌａｔｅｎｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ．２５．７％ｉｓａｎｏｐｔｉｍａｌｒａｔｉｏｆｏｒＯＦＡ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｕｌｖｅｒｉｚｅ

7、ｄｃｏａｌ；ｂｏｉｌｅｒ；ｏｖｅｒｆｉｒｅａｉｒ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｃｈｅｍｉｃａｌｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎｄｅｖｏｌａｔｉｌ－ｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ［５］［６］［７］超超临界燃煤发电技术是未来几十年内洁净烧模拟、生物质燃烧模拟和富氧燃烧模拟煤发电的主流技术．已有较多对超超临界机组技等．文献［８］对采用三菱重工技术生产的１０００［１，２］术特性、调试及运行性能的讨论，近年来，采ＭＷ超超临界单炉膛、双切圆燃煤锅炉进行炉内用数值模拟方法研究煤粉燃烧日益增多，逐步由煤粉燃烧过程数值模拟，推荐正宝塔配风

8、为较优［３，４］传统的锅炉煤粉燃烧模拟扩展到高炉混煤燃配风方式．文献［９］对一台采用美国ＣＥ公司技术收稿日期：２０１０－０５－１１．作者简介：方庆艳（１９７４－），男，博士，Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｙｆａｎｇ＠ｍａｉｌ．ｈｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０８０６０２４，５０７２１００５）；广东省重大科技专项资助项目（２００８