低氮氧化合物生物质燃烧机燃烧特性的数值模拟

低氮氧化合物生物质燃烧机燃烧特性的数值模拟
摘要： 研究对350MW电站锅炉采用低氮氧化合物。生物质燃烧机和常规直流煤粉生物质燃烧机的燃烧过程进行了数值模拟。数值分析结果表明：炉内的高温度出现在生物质燃烧机上部附近，在此区域，锅炉采用低氮氧化合物。生物质燃烧机的火焰中心温度比常规生物质燃烧机的要高出100℃多，而对应2种生物质燃烧机的截面平均温度沿炉高没有明显的区别；生物质燃烧机区域的截面温度场呈现出马鞍形分布，即炉膛中心和炉壁附近的温度较小，其二者中间环形区域的温度高；周期性变化的一次风喷嘴截面的火焰平均温度较高，二次风喷嘴截面的火焰平均温度较小，二者相差300℃左右，炉膛的切圆直径在生物质燃烧机上部附近小，在生物质燃烧机区域，切圆直径几乎为常数，在生物质燃烧机的上部和下部区域，炉膛截面的切圆直径较大；低氮氧化合物。生物质燃烧机和常规直流煤粉生物质燃烧机所对应的切圆直径，在生物质燃烧机的上部附近，低氮氧化合物，生物质燃烧机相应的切圆直径要大一些，在其它的区域中二者相应的切圆直径没有明显的区别。
1 前言
随着社会的不断进步和科技的发展，人们对氮氧化合物。的污染日益重视。现在，人们已经认识到，氮氧化合物。是大气的第三大污染源，它主要是在燃烧过程中产生的，如炉内过程和内燃机过程等。电站锅炉的一次能源消耗约占全国总能耗的三分之一，因此，控制电站锅炉的氮氧化合物。排放是解决第三大污染源问题的目标。在占我国发电总量353GW约80%的火力电站机组中，切圆燃烧的煤粉炉是电力工业的主力炉型，它们的氮氧化合物。排放一般在700～1200m~ m3之间，而电站固态排渣炉的氮氧化合物。排放国家标准(1990年)为650m∥rTi3 (02=6%)，即切圆燃烧电站锅炉的氮氧化合物。排放普遍超榭1]，因此研究常规直流和低氮氧化合物。生物质燃烧机的燃烧特性，对于保护环境意义重大。
大量试验表明：低氮氧化合物。生物质燃烧机可以降低氮氧化合物。排放30%左右，常规直流煤粉生物质颗粒燃烧机技改成低氮氧化合物。生物质颗粒燃烧机，从技术上讲是可行的，改造工作量小，成本低，是发电厂老技术提升的理想技术。为了进一步降低氮氧化合物。的排放，就要从重组低氮氧化合物。生物质颗粒燃烧机的各个燃烧要素入手，运用燃烧理论和低氮氧化合物，生成机理，通过优化燃烧来达到。本研究将对350MW电站锅炉采用低氮氧化合物。生物质颗粒燃烧机的燃烧过程进行数值分析，并与相对应的常规直流煤粉燃烧器的燃烧特性进行对比，进一步揭示电站锅炉炉膛内的燃烧规律。
2锅炉计算简介
本研究的锅炉炉膛计算如图1所示，炉膛高度为48. 8m，宽度14. 616m,深度12. 43m，烟窗面积为(14.616×10. 2)ff12,折烟角伸入炉膛深度为2.73 5m。生物质颗粒燃烧机如图2所示，模拟采用的2个生物质颗粒燃烧机、低氮氧化合物。生物质颗粒燃烧机和常规直流煤粉生物质颗粒燃烧机的一次风喷嘴尺寸、周界风宽度、二次风喷口尺寸、各个喷嘴之间的相对尺寸、各个喷嘴中的风温、风速和一次风的总量及固气比等对应相等。固气速度比取0.9，低氮氧化合物。生物质颗粒燃烧机的浓淡比取4：1。一次风喷嘴截面为(0. 402×0.306)ff12,周界风宽度为0.065m,二次风喷嘴截面为(0. 520X0.320)m2，一、二次风的中心距为0. 574m，2个生物质颗粒燃烧机的对应炉膛也相同，5段生物质颗粒燃烧机的总高度为10. 210m，生物质颗粒燃烧机顶部到水平烟道中心的高度为24. 07m。低氮氧化合物生物质颗粒燃烧机的一次风喷嘴截面。
旋转流场是四角切圆燃烧锅炉炉膛的主要特征，为尽可能的减小数值扩散，炉内计算区域采用了六面体网格，炉膛的网格划分完成以后，计算网格数为1. 712×l05，节点的平均控制体大小为0. 039rn3。
压力场的耦合采用Simpler方法，开始计算时，先求解等温流场，待动量方程收敛后，再耦合颗粒场、燃烧和辐射换热，然后进行循环迭代，直到燃烧过程收敛。
4数值模拟和结果讨论
低氮氧化合物。生物质颗粒燃烧机燃烧特性的数值模拟是在对电站锅炉燃烧过程收敛性研究的基础上进行的。研究表明：当燃烧过程收敛以后，炉膛内的速度场、温度场和紊动能场等保持不变。
生物质颗粒燃烧机和常规直流生物质颗粒燃烧机所对应的炉膛中心温度沿炉膛高度分布的计算结果。从图上可以看出，在生物质颗粒燃烧机上部区域低氮氧化合物。生物质颗粒燃烧机对应炉膛的烟气温度较高，其大火焰中心温度比采用常规直流煤粉燃烧器的火焰中心温度要高出100℃哕上，而在炉膛的上部和下部区域，这2种生物质颗粒燃烧机的炉膛中心温度分布基本相同，这与作者在1MW四角切圆锅炉热态试验台上所得到的结果是一致自勺[4]，即低氮氧化合物。生物质颗粒燃烧机的富燃料煤粉射流由于固气比较大，着火温度较低，煤粉射流着火提前，反映在燃烧器区域的炉膛中心温度较高，从而使低氮氧化合物。燃烧器具有良好的燃烧稳定性。
生物质颗粒燃烧机和常规直流生物质颗粒燃烧机的炉膛截面平均温度沿炉膛高度的分布规律。从图上可以看出，低氮氧化合物。生物质颗粒燃烧机和常规直流生物质颗粒燃烧机锅炉所对应截面的平均温度基本相同，生物质颗粒燃烧机区域的温度梯度很大，变化剧烈次风截面的平均温度比二次风截面的平均温度要高300℃左右。结合图4可以看出，低氮氧化合物。燃烧器锅炉的生物质颗粒燃烧机区域中心温度较高，其壁面四周附近的温度一定较低，这样才能使得截面的平均温度保持不变。因此，采用低氮氧化合物。生物质颗粒燃烧机的电站锅炉结渣的可能性较小。
图6是锅炉分别采用低氮氧化合物。生物质颗粒燃烧机和常规直流生物质颗粒燃烧机的炉膛中心纵剖面的温度等值线图。从图上可以看出，生物质颗粒燃烧机区域的温度分布呈显出马鞍形，中心和水冷壁四周附近的温度较低，其二者中间的环形区域的温度较高在生物质颗粒燃烧机区域以上，温度的分布才发展成为中心温度高的单峰形。
生物质颗粒燃烧机和常规直流生物质颗粒燃烧机的炉膛截面切圆直径沿炉高的变化曲线。从图上可以看出，生物质颗粒燃烧机区域的切圆直径基本不变在生物质颗粒燃烧机上部附近的切圆直径小，在炉膛的上部和下部区域，切圆直径较大，2种燃烧器所对应的炉膛切圆直径，在生物质颗粒燃烧机上部区域低氮氧化合物。生物质颗粒燃烧机的切圆直径相对大些，在其它区域没有明显的区别。这是因在生物质颗粒燃烧机区域，旋转动量矩随炉高在增大的同时，烟气沆速也在增加，当二者增加的趋势相当时，表现出切圆直径基本不变而在生物质颗粒燃烧机上部附近，烟速由于烟温降低而减小，旋转动量矩的增加使切圆直径减小到小，而在炉膛的下部和上部区域，烟气主要到离心力的作用从而使切圆直径不断增大。
5结论
(1)在生物质颗粒燃烧机区域的炉膛中，低氮氧化合物。生物质颗粒燃烧机所对应的大火焰中心温度要比常规直流煤粉生物质颗粒燃烧机的火焰中心温度高100℃左右，炉膛的一次风喷嘴截面的平均温度与二次风喷嘴截面的平均温度相差约300 aC,炉膛中的高温度出现在生物质颗粒燃烧机的上部附近炉膛生物质颗粒燃烧机区域截面的温度分布呈现出马鞍形，即炉膛截面环形区域的温度高；
(2)炉内切圆直径在生物质颗粒燃烧机区域基本不变在生物质颗粒燃烧机的上部附近切圆直径小，在炉膛下部或上部区域，切圆直径较大，在生物质颗粒燃烧机上部区域，低N0。生物质颗粒燃烧机对应的切圆直径相比常规直流燃烧器的切圆直径较大，其它区域的切圆直径对采用2种生物质颗粒燃烧机没有明显区别。