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本文对四角切圆燃烧350MW电站锅炉的空气分级和燃料分级采用旋流喷入方式的炉内燃烧过程进行了数值模拟和场结构分析。主要结论如下:
1.数值模拟部分
(1) 旋流空气分级,对于350MW纯烧煤工况,氧量4%,当OFA占总风量的5%、10%、15%时,OFA 5%32况比无OFA工况炉膛出口NOx排放降低8.6%,OFA10%工况比OFA 5%工况又多降低5.7%的NOx,之后继续增加OFA投用量,NOx的排放量反而升高,OFA15%工况比OFA 10%工况反而增加3.9%的NOx。相同负荷和氧量时,旋流空气分级10%比直流空气分级10%降低NOx排放0.65%。
(2) 旋流燃料分级,在保持旋流空气分级OFA为总风量的10%时,对于350MW负荷,氧量4%,当F层COG量分别为10km3/h、20km3/h、30km3/h时,COG10比无COG时炉膛出口降低9.6%的NOx,COG20又比COG10多降低4.8%,但继续增加COG量,NOx排放反而有所增加,COG30与COG20相比,NOx排放增加了8.7%。相同负荷和氧量时,旋流空气分级10%和旋流燃料分级20km3/h比直流空气分级10%和直流燃料分级20km3/h增加NOx排放2.4%。
(3) 维持旋流空气分级OFA 10%和旋流燃料分级COG20km3/h,对于在F层COG喷口和OFA喷口分别与COG或OFA-起旋流喷入还原剂NH3(化学当量NH3/NO为1:1)时,在F层COG喷口喷入NH3工况的NOx排放浓度比不喷NH3时降低9.1%;在OFA喷口喷入NH3的NOx浓度比不喷NH3时降低19.9%。相同负荷和氧量时,有NH3比无NH3工况,在F层COG喷口一起旋流喷入时炉膛出口NOx排放降低2.66%,在OFA喷口一起旋流喷入时NOx排放降低5.55%。
2.场结构分析
采用四角旋流燃烧技术,对燃烧反应场结构的影响规律进行了研究。采取面积分数处理方法,得出一次风截面、二次风截面、F层COG截面、OFA截面、X=0截面及Y=0截面上的温度、氧气质量分数和NOx浓度在不同范围的面积分布,从更细微的角度,研究四角旋流燃烧技术对温度场分布、氧气质量分数场分布和NOx浓度分布的效果。