300MW四角切圓燃煤鍋爐O2-CO2氣氛下燃燒的數(shù)值模擬.pdf

1、中國是一個產(chǎn)煤和耗煤大國，燃煤發(fā)電在整個電力工業(yè)中占主導(dǎo)地位。煤炭行業(yè)對推動中國經(jīng)濟持續(xù)高速增長有很大的幫助，但同時也帶來環(huán)境問題，中國 CO2排放量居世界首位。在全球變暖的大環(huán)境下，中國降低溫室氣體排放成了剛性需求，必須采用新的節(jié)能減排技術(shù)手段。
　　富氧燃燒技術(shù)作為一種能有效控制溫室氣體和污染物排放的高效的潔凈燃燒技術(shù)，逐漸引起人們的重視。目前，富氧燃燒技術(shù)已經(jīng)被許多國家認可，并在理論和工程應(yīng)用方面取得了不小的進展，但仍處于初

2、級階段，還有許多技術(shù)問題需要解決。對富氧燃燒技術(shù)進行研究，用傳統(tǒng)的實驗方法需要搭建大型試驗臺，周期長且費用高，而運用計算機數(shù)值模擬則可經(jīng)濟高效的解決該問題。隨著計算機運算速度的不斷提高和數(shù)值模擬軟件的日趨成熟，數(shù)值模擬結(jié)果越來越準確，對工程實踐有著重要的指導(dǎo)意義。
　　為了能夠?qū)2/CO2氣氛下的爐內(nèi)燃燒特性有更深入的了解，文章以一臺300MW四角切圓煤粉鍋爐為研究對象，通過ICEM軟件建立爐膛三維結(jié)構(gòu)并生成網(wǎng)格，在 fluen

3、t軟件中選擇合適的數(shù)學(xué)模型，分別在空氣氣氛和O2/CO2氣氛下，對爐內(nèi)流動、傳熱、燃燒及污染物排放規(guī)律進行了數(shù)值模擬。結(jié)果顯示：O2體積分數(shù)同為21％時，O2/CO2氣氛燃燒的爐內(nèi)溫度水平遠低于空氣氣氛，火焰中心位置上移，燃燒特性變差；O2/CO2氣氛下，隨著O2體積分數(shù)的升高，爐內(nèi)溫度明顯提高，燃燒特性改善，O2體積分數(shù)為29%的工況燃燒狀況最好；NOx的產(chǎn)生受溫度和 O2體積分數(shù)的共同影響，O2體積分數(shù)同為21%時，O2/CO2氣氛

4、下的NOx體積分數(shù)比空氣氣氛下低，NOx體積分數(shù)隨著O2體積分數(shù)的升高而上升；爐內(nèi)煙氣總生成量降低，排煙損失減少；干燥煙氣中CO2體積分數(shù)可達90%以上，便于捕集。文章還研究了低負荷運行對燃燒穩(wěn)定性的影響以及爐膛漏風(fēng)對燃燒特性的影響。
　　文章還對O2/CO2氣氛燃燒的經(jīng)濟性進行了評估，一方面定量地對比了制氧成本和脫硝成本的高低，指出達到同等除氮效果時，制氧的成本更低，另一方面指出了富氧燃燒捕集CO2成本也比傳統(tǒng)NH3吸收法效率高