煤粉工業(yè)鍋爐空氣深度分級數(shù)值模擬研究

王鵬濤，王乃繼，程曉磊，王永英，梁 興

(1.煤科院節(jié)能技術(shù)有限公司，北京 100013;2.煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點實驗室，北京 100013;3.國家能源煤炭高效利用與節(jié)能減排技術(shù)裝備重點實驗室，北京 100013)

0 引 言

我國是煤炭消費大國，煤炭利用主要以燃燒發(fā)電和供熱為主。煤燃燒過程中不可避免會產(chǎn)生一定濃度的NOx，NOx排放是造成我國多地霧霾天氣頻發(fā)的原因之一。高效煤粉工業(yè)鍋爐是一種新型的針對工業(yè)用蒸汽以及居民供熱為主的小容量鍋爐，這類鍋爐燃燒效率最高可達98%，但是，鍋爐NOx初始排放濃度較高[1]，最高可達700 mg/Nm3。為控制NOx排放，我國已于2018年1月1日起開始征收環(huán)境保護稅，規(guī)定每當(dāng)量NOx征收稅額最高為12元[2]，故降低鍋爐NOx初始排放濃度非常緊迫?？刂棋仩tNOx排放主要有2種方式——煙氣脫硝和燃燒中控制NOx生成。煙氣脫硝投資和運營成本較高，且存在設(shè)備腐蝕以及二次污染。燃燒中控制NOx排放即各類低氮燃燒技術(shù)，主要包括空氣分級、燃料分級、煙氣再循環(huán)等。對于煤粉工業(yè)鍋爐而言，燃料分級技術(shù)對應(yīng)的燃料供應(yīng)系統(tǒng)較為復(fù)雜，一般需要增加第2種燃料，而且可能會造成殘?zhí)驾^高;煙氣再循環(huán)低氮燃燒技術(shù)降低NOx比較有限，再循環(huán)煙氣量占比一般低于30%。空氣分級燃燒技術(shù)是目前燃煤鍋爐普遍采用的一種低氮燃燒技術(shù)[3]。該技術(shù)的主要思想是將助燃空氣沿爐膛煙氣流動方向分級送入，在主燃燒器區(qū)域內(nèi)形成缺氧的富燃料燃燒狀態(tài)，形成還原性氣氛，從而抑制NOx的生成，剩余空氣以燃盡風(fēng)的形式送入，保證煤粉的燃盡。該技術(shù)投資低，在電站鍋爐上有豐富運行經(jīng)驗，最高可降低NOx排放量約60%[4]。

影響空氣分級NOx最終排放的主要因素包括:主燃燒區(qū)過量空氣系數(shù)、燃盡風(fēng)通入位置、空氣分級深度、煤粉細度和燃盡風(fēng)分級程度。降低主燃燒區(qū)過量空氣系數(shù)，有利于控制主燃燒區(qū)NOx生成量，考慮到主燃燒區(qū)內(nèi)過量空氣系數(shù)太低，會造成主燃區(qū)出口煙氣中未反應(yīng)的HCN和NH等在過量系數(shù)大于1.0的燃盡區(qū)被氧化成NO，造成NOx明顯上升[5-6]。普遍認為，主燃燒區(qū)內(nèi)過量空氣系數(shù)不宜小于0.6[7]。燃盡風(fēng)通入位置距離主燃燒器越遠，煙氣在還原區(qū)內(nèi)的停留時間越長，有利于充分還原已生成的NOx，但考慮到煤粉的燃盡，燃盡風(fēng)的通入位置也存在一個臨界值[8]?？諝夥旨壣疃仍缴?，意味著從主燃燒區(qū)以外送入的助燃空氣量占總助燃空氣量的比例越大，NOx生成量越低[9]。Fan等[10]研究表明空氣分級深度越深，NOx排放量量越低。采用深度空氣分級燃燒時，煤粉顆粒細度對于NOx排放濃度影響很小(除較大煤粉顆粒)，因此深度空氣分級燃燒可適當(dāng)拓寬磨煤機的經(jīng)濟粒度。Daood等[9]利用20 kW沉降爐(DFF)對大同煙煤進行深度空氣分級燃燒試驗，燃燒器附近區(qū)域過量空氣系數(shù)控制在1.200～0.696。結(jié)果表明，深度空氣分級燃燒下，CO濃度最高達到了120 000×10-6，且NOx在還原區(qū)幾乎降到0，此時燃燒器過量空氣系數(shù)為0.696。說明深度空氣分級工況下大量NOx在還原區(qū)內(nèi)消失是由于NOx被轉(zhuǎn)化成了一些未知的含氮物質(zhì)(包括HCN和NH3)，這些含氮物質(zhì)可與高濃度CO共存，這些物質(zhì)一旦與燃盡風(fēng)中的氧氣接觸就會被氧化成NOx，這些含氮物質(zhì)的氧化程度決定了最終NOx排放濃度。

煤科院節(jié)能技術(shù)有限公司(簡稱煤科院)自主研發(fā)的高效煤粉工業(yè)鍋爐[11]經(jīng)過十余年的研發(fā)與工業(yè)應(yīng)用，取得了較好的高效、節(jié)能效果。煤科院在用的煤粉工業(yè)鍋爐也采用空氣分級燃燒技術(shù)，但是三次風(fēng)配風(fēng)均采用爐膛頂部配風(fēng)的方式，三次風(fēng)由爐膛頂部垂直向下噴入，三次風(fēng)與二次風(fēng)很難匹配，特別是鍋爐低負荷運行時，三次風(fēng)配風(fēng)會明顯影響鍋爐運行的穩(wěn)定性。即使鍋爐負荷較高，三次風(fēng)配風(fēng)量接近總風(fēng)量的30%時，空氣分級降低NOx的效果不明顯，這主要與三次風(fēng)噴入方式及二、三次風(fēng)配風(fēng)比例不恰當(dāng)有關(guān)。空氣分級燃燒的實質(zhì)是實現(xiàn)煤粉的分階段燃燒，控制不同燃燒階段的空氣過量系數(shù)，特別是控制揮發(fā)分析出較多的燃燒初始階段的過量空氣系數(shù)小于1，盡可能構(gòu)造還原性氣氛，才能降低鍋爐初始NOx排放濃度。因此，本文針對煤科院煤粉工業(yè)鍋爐，借鑒電站鍋爐空氣分級配風(fēng)方式，考慮三次風(fēng)噴口采用爐膛側(cè)壁配風(fēng)的方式，建立煤粉工業(yè)鍋爐等比例三維模型，采用Fluent數(shù)值模擬與工程試驗相結(jié)合的方法，探究空氣深度分級工況下NOx生成及煤粉燃燒特性，分析空氣深度分級技術(shù)對于降低煤粉工業(yè)鍋爐初始NOx濃度的效用。

1 煤質(zhì)參數(shù)及配風(fēng)量

使用神木煙煤作為模擬煤種，其工業(yè)及元素分析見表1。

配風(fēng)量計算公式如下:

1)理論空氣量計算公式[12]

表1煤質(zhì)分析
Table1Coalqualityanalysis

工業(yè)分析/%MadAadVdafFCd元素分析/%w(Cad)w(Had)w(Nad)w(Oad)w(St,ad)Qnet,ad/(MJ·kg-1)311325471.824.381.4210.510.2825.01

(1)

計算得V0=7.18 m3/kg。

2)標準狀態(tài)下的空氣量計算公式

QB=αV0BP

(2)

式中，α為空氣過量系數(shù)，取1.2;BP為燃燒器的燃料耗量，鍋爐滿負荷(40 t/h)運行，取4 000 kg/h。

3)實際溫度下的空氣量計算公式

(3)

2 鍋爐空氣分級配風(fēng)模擬方案

本文研究對象為40 t/h煤粉工業(yè)蒸汽鍋爐，型號為DHS40-1.6/245-AIII，燃燒器采用煤科院自主研發(fā)的頂置雙錐燃燒器，爐膛尺寸為3.6 m×3.78 m×11.6 m。

數(shù)值模擬以同尺寸燃燒器和爐膛為基礎(chǔ)，不考慮鍋爐空間限制，設(shè)計了爐膛兩側(cè)面布置三次風(fēng)噴口的方案，共4個三次風(fēng)噴口。三次風(fēng)具體尺寸為:三次風(fēng)噴口為正方形，邊長0.08 m，三次風(fēng)噴口距爐頂4 m，同一側(cè)2個三次風(fēng)噴口間距2.72 m;4個三次風(fēng)噴射方向交匯于爐膛正中心，即每側(cè)三次風(fēng)與該側(cè)爐墻之間夾角約為35.6°。

一次風(fēng)速為20 m/s，經(jīng)計算一次風(fēng)體積流量為2 691 m3/h，約占總助燃風(fēng)量的7%;空氣未分級時二次風(fēng)總質(zhì)量流量為12.6 kg/s，雙錐燃燒器內(nèi)過量空氣系數(shù)為1.2;煤粉進料量1.12 kg/s?？諝夥旨墧?shù)值模擬方案見表2。

3 雙錐燃燒器及爐膛網(wǎng)格劃分

采用ANSYS自帶的ICEM軟件進行網(wǎng)格劃分。圖1(a)為40 t/h煤粉工業(yè)鍋爐雙錐燃燒器及爐膛等比例模型圖，幾何原點(0,0,0)位于燃燒器頂部正中心位置，x軸方向為垂直向下方向，即氣流的軸向方向，其中x=0.2表示距離燃燒器頂部為0.2 m的yz平面，其余依次類推。本文基于幾何拓撲學(xué)知識，采用O型網(wǎng)格切分方法，進行了網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格總數(shù)2 389 598，并對網(wǎng)格質(zhì)量進行考察，雅可比矩陣大于0.5，埃里克森偏度(Eriksson Skewness)大于0.7，滿足計算的要求。圖1(b)為最終生成的雙錐燃燒器及爐膛網(wǎng)格。

表2空氣分級數(shù)值模擬方案
Table2Air-stagednumericalsimulationscheme

方案三次風(fēng)比例/%三次風(fēng)質(zhì)量流速/(kg·s-1)二次風(fēng)質(zhì)量流速/(kg·s-1)雙錐燃燒器內(nèi)過量空氣系數(shù)1101.35711.2421.082304.0718.5280.843506.7856.7850.60

圖1 幾何結(jié)構(gòu)及網(wǎng)格Fig.1 Geometry and grid

4 計算方法與數(shù)學(xué)模型

基于前人對煤粉燃燒相關(guān)數(shù)值模擬研究及Fluent數(shù)值模擬特點[13]，選取適宜的數(shù)學(xué)模型對煤粉燃燒過程進行模擬?；舅悸窞?在歐拉坐標系下對流體流動過程進行求解;連續(xù)相方程由質(zhì)量、動量、能量的連續(xù)性方程和時間均值的納維斯托克斯方程組成;通過在連續(xù)相方程中添加組分輸運方程以求解反應(yīng)流。具體控制方程以及數(shù)學(xué)模型如下。

4.1 流體力學(xué)控制方程

1)連續(xù)性方程[14]

(4)

式中，p為流體壓力，Pa;ρ為流體密度，kg/m3;t為時間，s;u、ν、w分別為x、y、z方向上的速度分量，m/s。

2)動量方程[14]

(5)

(6)

(7)

式中，μ為動力黏度，(N·s)/m2。

3)能量方程[14]

(8)

式中，cp為比熱容，J/(kg·K);T為溫度，K;k為流體的傳熱系數(shù)，W/(m2·K);ST為流體內(nèi)熱源及流體機械能耗散轉(zhuǎn)化的熱能，J。

4)化學(xué)組分方程

某組分進入單位體積的凈流率加上因化學(xué)反應(yīng)引起的生成率等于該組分的質(zhì)量增加率?；瘜W(xué)組分方程[15]如下:

(9)

式中，ma為組分a的質(zhì)量分數(shù)，%;Ra為反應(yīng)中組分a的生成率及離散項反應(yīng)產(chǎn)生的質(zhì)量源項，kg/s;Γa為組分a的擴散系數(shù)，m2/s;ui為i組分在x方向的速度，m/s。

4.2 湍流模型

Realizablek-ε模型對旋轉(zhuǎn)流計算結(jié)果較為符合真實情況，且由于本文的雙錐燃燒器二次風(fēng)為強旋流，因此湍流模型采用Realizablek-ε雙方程湍流模型[15]。

4.3 輻射模型

Fluent中光學(xué)深度是表征介質(zhì)層不透明性的無量綱量，是介質(zhì)吸收輻射能力的量度?；贔luent模擬軟件，當(dāng)光學(xué)深度>1，可選用P1和Rossland模型，而P1模型被證明適合用于顆粒燃料燃燒時遠離火焰周邊的研究，計算效率較高，因此本文選擇P1輻射模型。

4.4 離散相模型

煤粉顆粒使用隨機顆粒軌道模型進行模擬。煤粉顆粒從回流帽出口逆噴入雙錐燃燒器內(nèi)，其入射速度與一次風(fēng)相同。采用簡化的煤燃燒兩步法反應(yīng)模擬煤粉顆粒燃燒過程，反應(yīng)方程均為體積反應(yīng)。

第1步:

0.64CO2+1.99H2O+0.028 7N2

(10)

第2步:

(11)

4.5 化學(xué)反應(yīng)模擬

本文模擬將煤粉燃燒過程分為揮發(fā)分析出、揮發(fā)分燃燒和固定碳燃燒3部分，其中揮發(fā)分析出選擇雙反應(yīng)競爭模型(k-ε模型)，揮發(fā)分燃燒選擇渦耗散模型(the eddy dissipation model)，固定碳燃燒選擇異相反應(yīng)模型(the kinetic/ diffusion-limited model)。

4.6 NOx生成模型

對于煤粉燃燒，通常燃料型NOx占60%～80%，熱力型NOx占25%左右，快速型NOx很少，因此本文忽略快速型NOx的生成。Fluent軟件通常采用后處理的方式對NOx生成特性進行預(yù)測，即通過燃燒計算結(jié)果預(yù)判NOx的生成特性。

本文針對熱力型NOx和燃料型NOx進行計算，其中熱力型NOx的生成按照下式[13]計算:

(12)

式中，R為氣體常數(shù)，取8.314 J/(mol·K);T為溫度，K;[NO]、[N2]、[O2]分別為NO、N2和O2的平衡濃度，mol/L。

燃料中氮轉(zhuǎn)化為NOx的過程較為復(fù)雜，最終NOx的生成程度取決于實際的燃燒特性及含氮化合物的初始濃度。煤粒受熱時，燃料中含氮化合物變?yōu)闅鈶B(tài)，生成含氮中間體(HCN、NH3、H、CN和NH)，這些基團與氧氣接觸就會生成NOx，而在Fluent模擬軟件中，含氮中間體主要考慮2種——HCN和NH3。煤粉燃燒過程中，N元素在揮發(fā)分及焦炭中的分布不一定相同，所以計算生成的NOx時需分開考慮。結(jié)合文獻[16-17]，本文首先計算了燃料N在揮發(fā)分及焦炭中的分布情況，設(shè)置揮發(fā)分N轉(zhuǎn)化為HCN/NH3，二者比例為9∶1，揮發(fā)分N總轉(zhuǎn)化率為100%;焦炭N轉(zhuǎn)化為NO，總轉(zhuǎn)化率為60%。

4.7 邊界條件

1)雙錐燃燒器及爐膛壁面邊界條件。根據(jù)工程實測，本文設(shè)定燃燒器及爐膛壁面溫度為固定值400 K。根據(jù)壁面光潔、沾污等情況，將壁面的內(nèi)部發(fā)射率設(shè)置為0.8;壁面函數(shù)采用標準壁面函數(shù)，且無滑移。

2)空氣入口邊界條件。一次風(fēng)入口條件采用速度進口，風(fēng)速為20 m/s;水力半徑與湍流強度來源于燃燒燃燒器冷態(tài)研究結(jié)果，水力半徑設(shè)置為10 m，湍流強度設(shè)置為5%[10]。二次風(fēng)為切向進氣，二次風(fēng)入口條件采用質(zhì)量入口條件，具體流量根據(jù)不同的配風(fēng)工況計算而來。雙錐燃燒器的二次風(fēng)為旋流二次風(fēng)，旋流器結(jié)構(gòu)一定，根據(jù)冷態(tài)試驗及相關(guān)計算，該旋流器的旋流數(shù)為2.5，因此本文設(shè)置二次風(fēng)切向速度分量與軸向速度分量之比為2.5。三次風(fēng)入口條件同樣采用質(zhì)量流量入口，4個三次風(fēng)噴口在同一平面，設(shè)計三次風(fēng)方向為對沖布置，每個噴口的三次風(fēng)與該噴口所在側(cè)墻的銳角夾角為35.6°，即設(shè)置笛卡爾坐標系下Y方向與Z方向速度分量比為1∶1.397保持不變。

3)出口邊界條件。爐膛出口一般采用壓力出口邊界條件，根據(jù)煤粉工業(yè)鍋爐實際運行工況，爐膛出口表壓壓設(shè)置為0，并將爐膛出口溫度設(shè)置為1 300 K。

5 空氣分級數(shù)值模擬方案及結(jié)果

5.1 溫度場分析

不同工況下燃燒器及爐膛縱截面溫度分布云圖如圖2所示。燃燒器內(nèi)不同截面處溫度平均值及溫度不均勻值分布如圖3所示。由圖3(a)可知，空氣未分級工況下，雙錐燃燒器內(nèi)10個監(jiān)測平面的平均溫度均低于空氣分級工況，且隨著三次風(fēng)量的增加，燃燒器內(nèi)各監(jiān)測平面的平均溫度越高，三次風(fēng)比例為50%的工況下，雙錐燃燒器出口溫度比空氣不分級工況下高550 K。這主要是因為，不采用空氣分級時，所有助燃空氣均以二次風(fēng)的形式全部進入雙錐燃燒器，使得燃燒器內(nèi)的燃燒處于極度富氧狀態(tài)，雙錐燃燒器內(nèi)過量空氣的存在降低了煙氣溫度。由圖3(b)可知，空氣分級工況下雙錐燃燒器內(nèi)溫度不均勻值均小于空氣未分級工況，且燃燒器內(nèi)過量空氣系數(shù)越低，溫度不均值越小。這說明空氣分級工況下雙錐燃燒器內(nèi)平均溫度更高且溫度分布更加均勻，較好地實現(xiàn)了煤粉的均勻燃燒。

圖2 縱截面溫度分布云圖Fig.2 Temperature distribution cloud of vertical section

圖3 雙錐燃燒器內(nèi)不同截面處溫度分布Fig.3 Temperature distribution in different sections of burner

圖4 縱截面速度分布云圖Fig.4 Velocity distribution cloud of vertical section

5.2 速度場分析

5.2.1 速度場整體分布

燃燒器及爐膛縱截面速度分布云圖及不同工況下三次風(fēng)截面處速度分布云圖如圖4、5所示。由圖4可知，三次風(fēng)比例較小時，雙錐燃燒器出口氣流流速較大，火焰在爐膛內(nèi)拉伸較長，上爐膛空間利用不充分。由圖5可知，隨三次風(fēng)量增加，三次風(fēng)射流剛性更大，三次風(fēng)對主氣流的沖散作用更明顯，表現(xiàn)為較多的三次風(fēng)對主氣流產(chǎn)生“截斷”效果，特別是三次風(fēng)比例為50%的工況更加突出。對比圖2可知，三次風(fēng)比例較高時，上爐膛的溫度分布均勻，且氣流充滿度較高，上爐膛空間得到了更好的利用。

圖5 三次風(fēng)截面處速度分布云圖Fig.5 Velocity distribution at third-air plane

不同截面處速度平均值及速度不均勻度分布如圖6所示。由圖6可知，空氣未分級工況下，雙錐燃燒器及爐膛內(nèi)所有監(jiān)測平面的平均速度均高于空氣分級工況，尤其是燃燒器出口處速度最大差值約12 m/s。煙氣在雙錐燃燒器內(nèi)的流速越低，煤粉在雙錐內(nèi)的停留時間增加，則煤粉在雙錐燃燒器內(nèi)燃燒進程加深，雙錐燃燒器內(nèi)溫度以及爐膛溫度上升，這也可由圖1得到證實。

圖6 雙錐燃燒器內(nèi)不同截面處速度分布Fig.6 Velocity distribution in different sections of burner

5.2.2 氣流旋轉(zhuǎn)特性

圖7為不同工況下燃燒器內(nèi)不同截面處軸向速度分布，其中x=0.2m表示一條過幾何中心點的線，y值為該線上不同點的y坐標軸所對應(yīng)的位置，其余依次類推。由圖7可知，燃燒器內(nèi)所有截面軸向速度分布近似成軸對稱分布(對稱軸為y=0)，且在回流帽出口截面(x=1.2m)以上，自燃燒器中心至邊緣，軸向速度由負值變?yōu)檎?，出現(xiàn)了軸向速度小于0的回流區(qū);在加速錐段(x=1.6m截面以下)軸向速度均大于0，氣流加速噴入爐膛。根據(jù)現(xiàn)場試驗，模擬中取二次風(fēng)旋流數(shù)為2.5，由于旋流器結(jié)構(gòu)尺寸一定，雙錐燃燒器內(nèi)二次風(fēng)的旋流數(shù)為定值，則3種不同空氣分級工況下雙錐燃燒器內(nèi)回流區(qū)尺寸基本一致，即空氣深度分級不會影響雙錐燃燒器內(nèi)回流區(qū)的穩(wěn)定形成。

圖7 雙錐燃燒器內(nèi)不同截面處軸向速度分布Fig.7 Axial velocity distribution at different sections in burner

圖8為不同工況下燃燒器及爐膛縱截面切向速度分布云圖。由圖8可知，隨著雙錐燃燒器內(nèi)二次風(fēng)量的降低，雙錐燃燒器后錐及出口處切向最大速度逐漸下降，這與二次風(fēng)量的降低密切相關(guān)。

圖8 縱截面切向速度分布Fig.8 Tangential velocity distribution in longitudinal section

5.3 NOx生成特性

4種不同工況下爐膛內(nèi)NO折算濃度與O2濃度分布如圖9所示?？芍?，隨著三次風(fēng)占比由0增至30%，爐膛出口NOx初始排放濃度由697.68 mg/m3降至424.86 mg/m3，降幅約39%。結(jié)合圖4(a)可知，隨三次風(fēng)占比增加，雙錐燃燒器內(nèi)過量空氣系數(shù)由1.20降至0.84，煤粉在雙錐燃燒器內(nèi)富燃料燃燒，且燃燒器內(nèi)溫度均低于1 350 K，NOx初始排放濃度降低。三次風(fēng)占比達到50%時，NOx初始排放濃度反而上升，這是由于三次風(fēng)占比為50%時雙錐燃燒器內(nèi)大部分區(qū)域溫度在1 500 K以上，相比其他工況而言，熱力型NOx有所上升;另外，三次風(fēng)噴口所在平面氧含量急劇升高，使得上爐膛還原性中間產(chǎn)物充分氧化，造成NO濃度急劇升高。

6 工程實測驗證

為驗證模擬結(jié)果的正確性，在煤科院保定某40 t/h煤粉工業(yè)鍋爐上進行了空氣分級工況下煤粉燃燒NOx排放特性的驗證試驗。40 t/h負荷下保持總風(fēng)量一定的條件下，鍋爐NOx初始排放濃度及爐膛溫度隨三次風(fēng)比例變化如圖10所示。

由圖10(a)可知，隨三次風(fēng)量的增加，鍋爐NOx初始排放濃度逐漸降低，且三次風(fēng)占比大于15%時，NOx初始排放濃度下降速率越大，驗證了前述數(shù)值模擬工況下分級配風(fēng)的效果。三次風(fēng)占比為30%時，鍋爐NOx初始排放濃度由630 mg/m3降至409 mg/m3，降幅約35%。由圖10(b)可知，隨著三次風(fēng)量的增加，二次風(fēng)量減小，雙錐燃燒器內(nèi)煙氣流速降低，煤粉在雙錐燃燒器內(nèi)的燃燒進程增加，另外雙錐燃燒器內(nèi)過量空氣系數(shù)越小，使得爐膛上部溫度逐漸升高約40 K，而爐膛中部溫度整體變化不大，即三次風(fēng)的加入對煤粉鍋爐內(nèi)燃燒工況有所改善。受限于雙錐燃燒器特定的燃燒組織方式，為了防止燃燒器內(nèi)因二次風(fēng)量較低而造成結(jié)焦，本文未對三次風(fēng)占比為50%的工況進行試驗。

圖9 燃燒器及爐膛內(nèi)NO折算濃度與O2濃度分布Fig.9 Concentrations of NO and O2 in burner and furnace

圖10 三次風(fēng)占比對爐膛溫度和鍋爐NOx初始排放濃度的影響Fig.10 Effect of third-air occupancy on furnace temperature and initial emission concentration of NOx in outlet

7 結(jié) 論

1)三次風(fēng)比例由0增至50%時，雙錐燃燒器出口平均溫度上升了550 K，且雙錐燃燒器內(nèi)溫度分布更加均勻;雙錐燃燒器出口氣流流速降低約10 m/s。

2)數(shù)值模擬與工程試驗結(jié)果表明，三次風(fēng)比例由0增至30%時，鍋爐NOx初始排放濃度持續(xù)降低，最低可降至409 mg/m3，較空氣不分級工況下降35%。

3)三次風(fēng)比例為30%時，空氣分級可有效降低煤粉工業(yè)鍋爐NOx初始排放濃度，加強煤粉在雙錐燃燒器內(nèi)燃燒進程，提高雙錐燃燒器及爐膛上部溫度，且不會影響雙錐燃燒器內(nèi)回流區(qū)的形成，可以確保煤粉在雙錐燃燒器內(nèi)穩(wěn)定著火。