高炉煤气煤粉掺烧锅炉富氧燃烧和nox排放特性研究.pdf

第46卷第3期 锅 炉技 术 Vol_46，No．3 2015年5月 BOILERTECHNoLoGY Mav．，2015 【燃料与燃烧】 高炉煤气／煤粉掺烧锅炉富氧燃烧和NOx排放特性研究 武 生1，傅旭峰1，尹荣荣2 (1．华电电力科学研究院浙江杭州，310030；2．华北电力大学能源动力与机械工程学院， 河北保定071003) 摘要： 针对某1025 t／h高炉煤气／煤粉混烧锅炉，用F1uent数值模拟软件对助燃气体(O：／C【)：)中0。浓 度分别为30％、35％、40％的3种富氧掺烧工况及常规空气氛围下的炉内燃烧过程进行数值模拟。结果表 明：富氧工况下，在炉膛底部及燃烧器区域，烟气温度随着0：浓度的增大而升高，在燃烧器区域之后，呈现出 相反的趋势，当0z浓度大于35％后，烟气温度已低于同位置处空气氛围下的烟气温度；N0浓度随着0：浓度 的增大而升高，当0z浓度为40％时，N0浓度已超过常规空气工况，N0浓度的升高主要受到炉膛内氧浓度升 高的影响。3种工况下的出口coz都达到较高的水平，这样的水平有利于C0。的液化分离。综合分析，对于 掺烧锅炉采用富氧燃烧技术时，初始氧浓度不应超过35％。 关键词：掺烧锅炉；富氧燃烧；NO，；数值模拟 中图分类号：TK229．6 文献标识码：A 文章编号：1672—4763(2015)03—0043一05 燃烧技术进行了研究，但对高炉煤气／煤粉混烧 0 前 言 锅炉在富氧条件下燃烧的相关文献却很少。综 高炉煤气掺烧发电技术的出现大大提高了 上所述，研究掺烧锅炉的富氧燃烧特性是很有必 高炉煤气等二次能源的利用率[1_9]。现有的钢铁要的，对混烧锅炉的优化运行及高炉煤气的高效 厂自备电厂均使用煤粉／高炉煤气掺烧锅炉，但 利用有重要意义。 由于高炉煤气热值低、品质差，在实际运行中，随 025 对此，本文以某1 t／h高炉煤气煤粉掺烧 着低热值高炉煤气的掺烧比例增加，炉内燃烧温 锅炉为研究对象，通过Fluent软件分别对额定负 度降低，燃烧不稳定、煤粉燃烧不完全、安全性 荷下助燃气体(O。／CO：)中O：浓度分别为30％ 差、锅炉效率低等问题就会出现。因此在运行中 一般把高炉煤气掺烧比例限制在25％以内，所以 气氛围(工况1)4种掺烧工况下的炉内燃烧过 造成每年我国高炉煤气的放散率仍达到3％以 程进行数值模拟，对比模拟结果分析其炉内燃烧 上，其损失相当于200万t以上标准煤[1…。 特性及氮氧化物浓度的生成规律，以期为掺烧锅 富氧燃烧是一种新的节能技术，与传统燃烧 炉的高效运行提供理论参考。 相比，燃烧效率因初始氧浓度增大而被提高，使 1 研究对象 燃料燃烧更加彻底，燃烧温度受烟气再循环量来 控制，在运行及煤种选择上更加灵活。同时，空 该掺烧锅炉为亚临界参数、一次中间再热、 气中氮气含量的减少，会减少生成的烟气量，降 自然循环汽包炉，采用四角切圆的燃烧方式，采 低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉热效率， 用中速磨煤机正压直吹式制粉系统，设计燃料为 降低SO。、NO，污染物的排放量，使收集排烟中烟煤，并同时具有掺烧0％～30％(热量百分比) CO。变得更加容易，在节能和环保2个方面表现 高炉煤气的能力。燃用煤种和高炉煤气成分见 优异[1卜