第35卷第11期 2017年11月
可再生能源
Renewable Energy Resources
Vol.35 No.11 Nov.2017
燃煤锅炉掺烧松木气燃烧过程数值模拟研究
张小桃，闻猛，王爱军，赵伟
(华北水利水电大学电力学院，河南郑州450011)
摘要：为了分析掺烧松本气对燃煤锅炉燃烧过程以及燃烧产物的影响，基于Fluen软件搭建了松本气与煤粉的混合燃烧模型，对300MW燃煤锅炉的纯煤燃烧以及掺烧10%，20%，30%生物质气的4种工况进行数值模拟。在保证锅炉总输人热不变的情况下，得到了不同工况下锅炉炉膜内燃烧温度、烟气组分和NO，排放随炉障高度的分布情况。模拟结果表明：与纯煤燃烧工况相比，掺烧松木气时炉内燃烧温度有明显下降，当掺烧比例分别为10%，20%，30%时，燃烧区域截面平均温度分别下降了46，88，104K；掺烧松木气也会引起了烟气组分的变化，炉壁下部的O，体积分数明显增大，CO和CO，的体积分数明显减小；随着松本气掺烧比例的增加，
锅炉炉膛出口处的N0,的质量浓度分别下降了47，148，198mg/m。关键词：燃煤锅炉；松木气：混合燃烧：数值模拟
中图分类号：TK6；S216.4文献标志码：A文章编号：1671-5292(2017)11-1595-06
0前言
由于生物质气的特性与煤粉不同，因此，生物质气与煤粉混合燃烧不仅会对锅炉的燃烧特性造成影响，而且会引起燃烧产物的变化。文献[1],[2]的研究结果表明,生物质气与煤混燃可以减少污染物排放,改善环境。文献[3],[4]通过热重试验方法研究了不同生物质气与煤混合燃烧的燃烧特性，并且验证了掺烧生物质气可以改善煤粉的燃烧特性。文献[5].[6]指出，生物质气与煤混燃存在一些问题，如积灰、腐蚀、未燃尽碳等对电除尘器和脱硫脱硝设备的影响。高炉煤气和生物质气均为不含碱金属、氯及灰分的清洁燃气，利用Fluent软件可以对煤粉与高炉煤气的混燃过程进行模拟研究。文献[7]~9]分别研究了不同的高炉煤气掺烧比例、不同煤质等对混燃速度场、温度场以及烟气组分的影响。文献[10],[11]分别研究广不同的助燃氧气浓度和生物质气再燃对燃烧状况及烟气组分的影响，研究结果表明，掺烧生物质气可以有效降低污染物的排放。
本文利用Fluent软件对掺烧不同比例松木气的300MW燃煤锅炉的混合燃烧过程进行数值模拟，对比分析纯煤燃烧和混和燃烧工况下锅炉炉膛的温度分布、烟气组分分布和NO.的排放，
从而为生物质气的合理烧提供理论支持。 1生物质气与煤粉混燃
1.1生物质气与煤粉混燃过程的理论基础
本文基于300MW燃煤锅炉，以纯煤燃烧作为基础工况，对生物质气的掺烧过程进行研究。在接烧工况中，须要将高温生物质气输送至锅炉与煤粉进行混合燃烧。生物质气的可燃成分包括 Hs,CO和CH4。生物质气所含热量主要包括生物质气的低位热值和显热。在保证销炉总的输人热不变的情况下，热量平衡计算模型如下所示，
B:Q=m=BQ,+(Q,+Q.)V,
(1)
式中：B。为纯煤燃烧工况下煤的消耗量，kg/h；B 为掺烧工况下煤的消耗量，kg/h；Qa为煤的低位热值，kJ/kg;Q。为生物质气的低位热值，kJ/m；Q 为单位体积生物质气的显热，kJ/m：V，为掺烧工况下生物质气的体积流量，m/h。
掺烧比例定义为掺烧工况下输人锅炉的生物质气的热量占未接烧时锅炉额定工况下纯煤完全燃烧所产生的总热量的百分比。
α=（0+0+×100%
0
(2)
式中：α为掺烧比例，%；Q为额定工况下纯煤完全燃烧所产生的总热量，kJ/h。
收稿日期：2016-07-29。
基金项目：河南省教育厅自然科学研究计划项目(2011A140014)；河南省科技发展计划(112102210281)，
作者简介：张小桃(1967-)，女，河南温县人，教投，博土，从事热工控制及新能源开发与利用技术的研究工作。E-mail;zxt@ncwLedu.cn
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