第10卷第5期 2010年10月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
热解燃烧链条炉低NO排放特性的数值模拟贾靖华12，董利"，高士秋"，尚校，马晓迅"，许光文1
(1.中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京100190；2.西北大学化工学院，陕西西安710069)
Vol.10 No.5 Oct.2010
摘要：利用Fluent软件，对功率为1.4MW的新型热解燃烧链条炉的NO,排放特性进行了数值模拟，其中，煤热解产生的还原性可燃气简化为CH4，采用添加元素N的乙烯-空气混合物模拟链条炉排半焦层燃烧及其生成的NO.数值计算结果表明，在过量空气系数为1.2、再燃比为30%的燃烧条件下，热解燃烧比传统燃烧可降低NO排放14.6%.热解燃烧链条炉由于热解气的再燃作用，在炉膛中形成一局部还原区，可较有效地降低NO，排放，证明了热解燃烧技术的可行性。增大再燃比和减小炉排前段风室配风量可提高出口NO还原率，减小炉膛前拱长度和前后拱间距会使 NO还原作用增强
关键词：链条炉；再燃；热解燃烧；NO,还原；数值模拟中图分类号：TQ038
文献标识码：A
1前言
文章编号：1009-606X(2010)05-0842-07
数值模拟，发现NO，脱除率为52.5%~72.5%，再燃区过
我国燃煤工业锅炉总数接近55万台，年耗煤量近 5亿t，主要采用层燃方式且多为链条炉，普遍存在燃烧效率低、污染物排放量高等问题1-3，其中，工业锅炉排放的氮氧化物(NO)占我国NO，总排放量的15%~20% 因此，必须研发相关的减排技术来降低工业锅炉NO，排放量.
目前，关于工业锅炉特别是层燃炉低NO,燃烧技术
研究主要集中在实验方面，数值模拟的文献报道教少，季俊杰等[4对分级燃烧降低层燃炉NO,排放的效果进行了实验研究，结果显示，空气分级和燃料分级分别能达到28%和55%的NO,减排效果，冯琰磊等[5]研究了结合再燃技术的层燃炉降低NO排放的特性，通过实验得出再燃技术可使层燃炉NO.排放量降低60%，且考察了再燃燃料停留时间、再燃燃料量等因素对降低NO，的影响常兵(6]研究了不同配风方式对层燃炉内NO，生成的影响，实验表明推迟配风可增强还原气氛，使NO,排放量远低于尽早和均匀配风2种工况.汪小憨等7对旋涡式低NO，煤粉燃烧器燃烧特性的数值模拟表明，将一次风单管进风改为多口进风方式能提高焦炭的燃尽率，NO 的排放浓度下降60%.李小丽等[8]在对煤粉热解气还原 NO的数值研究中发现，当再燃燃料量一定时，存在热解气还原NO的最佳温度.钟北京等9研究发现甲烷是最好的再燃燃料，计算表明当再燃区的过量空气系数小于0.7时可达到较好的再燃效果.郭永红等[0使用 Fluent软件对褐煤作为再燃燃料的超细煤粉再燃进行了
量空气系数越小越有利于NO,还原.Shen等]对天然气再燃过程进行了计算，发现再燃燃料量和再燃温度存在最佳值
燃料再燃技术是一种有效的NO,排放控制技术，天然气是最理想的再燃燃料.但由于我国天然气供应缺口逐年加大，使燃料再燃技术的应用受到限制，针对这问题，中国科学院过程工程研究所提出了热解燃烧链条炉[12,13](图1)，通过煤自身热解气化产生的还原性气体，实现燃料再燃，达到降低NO,排放的目的.在普通链条炉的前部，设置了热解气化室，煤从煤斗加入后，首先进入前部的热解气化室，煤经热解气化产生还原性气体和半焦，进入后部的炉中燃烧，热解所需热量来源为煤的部分氧化供热及从燃烧区的热量传递：煤经热解气化产生的还原性气体在炉障的上部燃烧形成还原区，对下部半焦燃烧产生的NO,有还原作用，从而实现低NO 排放.本工作采用Fluent软件，对热解燃烧链条炉中煤热解气化产生的还原性气体作为再燃燃料的效果进行模拟计算，并验证热解燃烧链条炉降低NO，的可行性为了对比还对传统链条炉NO,的排放进行了模拟计算，同时考察了炉结构参数对煤热解气化产生的还原性气体再燃降低NO的影响
2数值模拟与计算方法 2.1计算对象与模型
本工作计算的热解燃烧链条炉设计原型如图1所
示，主要包括热解气化室1和下游的层燃室2.热解气
收稿日期：2009-1221，修回日期：201009-21
基金项目：国家自热科学基金资助项目(编号：20606034)：国家高技术研究发展计划(863)基金资助项目(编号：2007AA05Z304)
9909900（86
许光文，Tel:010-62550075,E-mail:gwxu@home.ipe.ac.cn 万方数据