富氧環(huán)境下高爐煤氣-煤粉摻燒氮氧化物排放特性研究.pdf

1、混燒發(fā)電技術(shù)的出現(xiàn)大大提高了鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二次能源高爐煤氣的利用率,目前我國的混燒鍋爐裝機總量已經(jīng)超過8000MW。但由于高爐煤氣中大部分為不可燃氣體,其可燃氣體成分所占比例不足25％,在與煤粉摻燒過程中就會出現(xiàn)鍋爐燃燒不穩(wěn)定,煤粉燃盡性變差,鍋爐效率降低等問題。此外,鋼鐵企業(yè)中還存在制氧過剩帶來的放散氧問題,如何合理利用放散氧是鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排任務(wù)中一項十分重要的工作。本文以某鋼鐵廠自備電站300MW高爐煤氣/煤粉混燒鍋爐為

2、研究對象,利用FLUENT軟件對其爐內(nèi)微富氧(O2/N2)和富氧(O2/CO2)環(huán)境下的氮氧化物排放特性進行數(shù)值模擬。首先在20%的高爐煤氣熱量摻燒比例下通過對不同燃盡風(fēng)配比下爐內(nèi)燃燒過程的數(shù)值模擬優(yōu)化燃盡風(fēng)配比,然后在最優(yōu)的燃盡風(fēng)配比工況下研究微富氧和富氧環(huán)境下不同O2濃度對爐內(nèi)溫度場及NO濃度分布的影響規(guī)律,計算結(jié)果表明:在燃盡風(fēng)比例25%以內(nèi),隨著燃盡風(fēng)配比的增加,爐膛內(nèi)部NO濃度整體降低,當(dāng)燃盡風(fēng)配比超出一定范圍后,會造成燃燒火

3、焰貼墻,溫度場分布不均,煙氣流場被破壞。從爐內(nèi)傳熱以及NO生成兩方面綜合考慮,鍋爐運行最優(yōu)燃盡風(fēng)比例應(yīng)控制在25%以內(nèi);在微富氧環(huán)境下,爐內(nèi)最高溫度均出現(xiàn)在燃燒器上部區(qū)域,并且溫度分布與各組分濃度分布成對應(yīng)關(guān)系,高溫區(qū)對應(yīng)著CO高濃度區(qū)和CO2、O2低濃度區(qū),隨著O2濃度的增大,爐內(nèi)溫度場明顯升高,但在爐膛折焰角出口處,溫度又趨于相近。NO濃度隨著O2濃度的增大而升高,NO濃度的升高主要來自于爐膛內(nèi)溫度增大的影響;在富氧環(huán)境下,在爐膛底

4、部及燃燒器區(qū)域,煙氣溫度隨著O2濃度的增大而升高,但在燃燒器區(qū)域以上,呈現(xiàn)出相反的趨勢,這主要是因為隨著O2濃度的升高,煙氣與爐膛壁面的輻射換熱系數(shù)增大,輻射換熱量增大造成的。NO濃度也隨著O2濃度的增大而升高,NO濃度的升高主要來自爐膛內(nèi)O2濃度升高的影響。
　　最后選取燃燒工況良好的微富氧中O2濃度27%和富氧中O2濃度35%對不同高爐煤氣摻燒比例工況下的燃燒過程進行數(shù)值模擬,結(jié)果表明:在2種富氧工況下,爐膛出口CO濃度都降到