天然氣再燃降低NOx排放的三維數(shù)值模擬

【摘要】： 煤粉燃燒過(guò)程釋放的NOx是主要大氣污染物之一,為解決鍋爐NOx排放帶來(lái)的污染問(wèn)題,研究出了許多諸如空氣分級(jí)、燃料再燃等NOx控制方法。其中天然氣再燃是一種在爐內(nèi)再燃區(qū)噴入再燃燃料天然氣以還原生成的NOx的技術(shù),具有投資小、運(yùn)行費(fèi)用低、還原效果好等優(yōu)點(diǎn)。隨著國(guó)內(nèi)外技術(shù)的不斷發(fā)展成熟,采用天然氣再燃降低鍋爐NOx排放會(huì)具有越來(lái)越大的工程應(yīng)用價(jià)值。 本文對(duì)煤粉燃燒產(chǎn)生NOx污染物的原理及控制技術(shù)進(jìn)行了概述,針對(duì)天然氣再燃技術(shù)做了重點(diǎn)介紹,此外,對(duì)模擬燃燒過(guò)程的各種相關(guān)模型做了歸納總結(jié)。在此基礎(chǔ)上,對(duì)燃煤鍋爐的天然氣再燃過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)的三維數(shù)值模擬,以我國(guó)典型的四角切圓煤粉鍋爐為研究對(duì)象,建立了煤粉擴(kuò)散燃燒和污染物NOx生成-還原模型,采用計(jì)算流體力學(xué)方法,模擬其燃燒過(guò)程,促進(jìn)了再燃低NOx技術(shù)應(yīng)用的推廣。 通過(guò)對(duì)鍋爐的無(wú)再燃工況和天然氣再燃工況進(jìn)行模擬,得到其爐內(nèi)燃燒特性曲線,說(shuō)明采用天然氣再燃技術(shù)的必要性,探討再燃技術(shù)中的關(guān)鍵參數(shù)對(duì)NOx排放濃度的影響。結(jié)果表明,對(duì)本文的研究對(duì)象,綜合考慮脫氮效率和鍋爐燃燒效率,其最佳再燃區(qū)長(zhǎng)度為800mm;再燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)為0.9,主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)為1.1;最佳的再燃燃料投入位置為800mm;再燃燃料比例為10%～15%。 將天然氣再燃燃燒分別與常規(guī)燃燒、煤粉再燃燃燒和空氣分級(jí)燃燒進(jìn)行比較可以看出,與常規(guī)燃燒相比,采用天然氣再燃技術(shù)可以有效降低鍋爐NOx的排放量;與空氣分級(jí)燃燒技術(shù)相比,再燃技術(shù)的減排效果明顯優(yōu)于空氣分級(jí)技術(shù);而在再燃技術(shù)中,再燃燃料的選擇對(duì)降低NOx排放的效果也不相同,采用天然氣作為再燃燃料可以更有效降低NOx的濃度。 本文通過(guò)數(shù)值模擬,系統(tǒng)的研究了影響燃燒的關(guān)鍵因素對(duì)天然氣再燃降低NOx排放的影響,并通過(guò)比較,說(shuō)明采用天然氣再燃技術(shù)的有效性,為該領(lǐng)域的理論研究和工程應(yīng)用提供參考。 【關(guān)鍵詞】：天然氣再燃 數(shù)值模擬 NO_x排放
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TK224
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-14
• 1 文獻(xiàn)綜述14-42
• 1.1 NOx的生成原理及控制技術(shù)14-21
• 1.1.1 NOx的生成原理14-17
• 1.1.2 燃燒時(shí)NOx的生成17-20
• 1.1.3 NOx的還原20-21
• 1.2 NOx排放控制技術(shù)21-24
• 1.2.1 低NOx燃燒技術(shù)21-23
• 1.2.2 煙氣凈化技術(shù)23-24
• 1.3 天然氣再燃技術(shù)24-30
• 1.3.1 再燃技術(shù)的原理24-26
• 1.3.2 天然氣再燃技術(shù)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用26-28
• 1.3.3 天然氣再燃技術(shù)的特點(diǎn)28-29
• 1.3.4 天然氣再燃技術(shù)的應(yīng)用前景29-30
• 1.4 燃燒及NOx生成-還原模型30-40
• 1.4.1 基本控制方程31-32
• 1.4.2 氣相流動(dòng)模型32
• 1.4.3 氣固兩相流動(dòng)模型32-34
• 1.4.4 氣相湍流燃燒34-36
• 1.4.5 輻射傳熱模型36
• 1.4.6 煤粉的燃燒模型36-38
• 1.4.7 NOx生成/還原模型38-40
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容40
• 1.6 本章小結(jié)40-42
• 2 本文所用數(shù)學(xué)模型及計(jì)算方法42-52
• 2.1 氣相流動(dòng)模型42
• 2.2 氣固兩相流動(dòng)模型42-43
• 2.3 氣相湍流燃燒模型43-44
• 2.4 輻射換熱模型44-45
• 2.5 揮發(fā)分析出模型45-46
• 2.6 焦炭模型46-47
• 2.7 NOx生成模型47-49
• 2.7.1 熱力型NOx生成模型47-48
• 2.7.2 快速型NOx的生成模型48
• 2.7.3 燃料型NOx生成模型48-49
• 2.8 數(shù)值模擬方法49-50
• 2.9 本章小結(jié)50-52
• 3 天然氣再燃的數(shù)值模擬52-86
• 3.1 模擬步驟及模型介紹52-54
• 3.2 數(shù)值模擬54-60
• 3.2.1 爐膛計(jì)算參數(shù)54-55
• 3.2.2 燃料性質(zhì)55-56
• 3.2.3 邊界條件56-57
• 3.2.4 網(wǎng)格劃分57-58
• 3.2.5 計(jì)算模型58
• 3.2.6 各噴口參數(shù)計(jì)算58-60
• 3.3 計(jì)算結(jié)果及分析60-85
• 3.3.1 模擬的有效性考核60-61
• 3.3.2 無(wú)再燃時(shí)NOx的生成特性61-66
• 3.3.3 天然氣再燃時(shí)NOx的生成特性66-71
• 3.3.4 再燃區(qū)長(zhǎng)度對(duì)NOx排放量的影響71-74
• 3.3.5 再燃燃料加入位置對(duì)NOx排放量的影響74-77
• 3.3.6 再燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)NOx排放量的影響77-80
• 3.3.7 再燃量對(duì)NOx排放量的影響80-84
• 3.3.8 主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)NOx排放量的影響84-85
• 3.4 本章小結(jié)85-86
• 4 不同燃燒技術(shù)的NOx排放效果比較86-94
• 4.1 天然氣再燃和常規(guī)燃燒的比較86-88
• 4.2 天然氣再燃和煤粉再燃的比較88-90
• 4.3 天然氣再燃和空氣分級(jí)燃燒的比較90-93
• 4.4 本章小節(jié)93-94
• 結(jié)論94-95
• 參考文獻(xiàn)95-99
• 附錄A 符號(hào)說(shuō)明99-102
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況102-103
• 致謝103-104

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爐內(nèi)再燃燒還原NO_x的數(shù)值模擬    沈毅敏,還博文,何磊

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