切圆锅炉空气分级NO_x生成特性空间分布研究

针对某电厂NOx排放过高的问题,通过对NOx的形成机制以及煤质分析,运用CFD软件模拟锅炉炉内燃烧状况,采用空间分布法分析600MW锅炉深度空气分级燃烧下NOx的生成特性。计算结果表明,空间分布法能够详细的说明NOx生成特性;燃烧器喷口附近区域NOx的生成与还原最为剧烈;挥发分析出速率与焦炭燃尽速率对HCN生成有着重要的影响;HCN与一、二风的混合程度影响了主燃区燃烧器喷口下游燃料型NOx反应速率;燃料型NOx生成速率明显大于热力型NOx生成速率,控制NOx的产生最主要是控制燃料型NOx的生成与还原。分离燃尽风(separated over fired air,SOFA)投入使得主燃烧器区域缺氧程度严重,主燃区NOx整体浓度较低,后期未完全燃烧物质的补燃影响了出口截面NOx浓度;采用SOFA分级能够在保障NOx得到还原的前提下,进一步促进焦炭的燃尽,降低出口烟温和飞灰含碳量。

不同燃尽风率下炉内NO_x生成特性空间分布研究

运用CFD软件模拟不同燃尽风率下炉内NOx生成特性,根据相应的煤质选择了合适的NOx模型,模拟的结果能够较好地与改造前后的实测数据吻合,验证了模型的准确性。在该数值模型的基础上,针对不同燃尽风率的模拟结果进行分析,阐述NOx的生成特性在不同燃尽风率下的变化。结果表明,空间分布法能够详细地描述炉内燃烧状况及NOx生成。燃尽风率的变化对挥发分的析出影响较小。高燃尽风率使得主燃区缺氧程度加深,焦炭的燃尽会被推迟,主燃区还原性气氛得到增强,主燃区燃料型和热力型NOx的生成速率均有所下降,NOx浓度得以降低。但主燃区剩余未完全燃烧物质及焦炭推迟燃尽使得在燃尽区有更多HCN被氧化产生燃料型NOx,使得最高燃尽风率下炉膛出口的NOx浓度不一定达到最低。控制出口NOx的浓度主要是根据煤质合理选择燃尽风率,控制主燃区燃料型NOx的生成和燃尽区燃料型NOx的反弹。

煤焦边缘模型异相还原NO的Mayer键级变化分析

为掌握煤焦对NO异相还原反应规律,揭示焦炭氮迁移转化的微观机理,选取armchair型含氮煤焦边缘模型和zigzag型煤焦边缘模型作为研究对象,基于密度泛函理论计算各个键的Mayer键级,研究上述各煤焦边缘模型化合物对NO气体异相吸附、还原和解吸的过程。结果表明:NO气体分子以side-on形式与armchair型含氮煤焦边缘模型发生异相还原反应,N—O键的Mayer键级达到最小值0.984 6,受热时N—O键容易发生断裂,最终释放出N2和CO;两个NO气体分子与zigzag型煤焦边缘模型发生异相还原反应,一个NO分子以side-on形式吸附在煤焦边缘模型表面,进而形成一个五元环中间体,此时O4—N5键级为最小值1.002 5,而另一个NO分子会以O-down的模式吸附在C3键位上,反应最终释放N2;Mayer键级理论可以有效地研究分子水平条件下煤焦边缘模型对NO异相还原反应的机理。

600MW锅炉SOFA风率降低NO_x影响研究

为研究SOFA风率对600 MW四角切圆锅炉生成NOx的影响,采用CFD软件模拟炉内燃烧及NOx生成状况,分析SOFA风率对NOx、炉内温度、氧量和CO的影响规律。改造后炉膛主燃烧器区氧量降低、温度水平下降,屏区温度上升,炉膛出口NOx下降.随着SOFA风率的增加,NOx下降幅度趋缓,但屏区和炉膛出口烟温升高,影响锅炉的安全性。综合各燃尽风率模拟预测结果表明,在降低NOx同时,要考虑到机组的安全性和经济性,避免出口烟温过高及未完全燃烧损失增大。

CuO-H_2O纳米流体强化换热的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了矩形腔内Cu O-H2O纳米流体自然对流的换热特性和换热机理。重点分析了二维封闭腔内不同Ra数下,纳米颗粒体积分数和粒径对Cu OH2O纳米流体自然对流时温度场和速度场的影响,并探讨了纳米颗粒布朗运动对换热的影响。数值模拟结果表明:对于给定的Ra数,随着体积分数的增大和颗粒粒径的减小,纳米流体的换热效果会显著增强;当Ra数较小时,换热形式主要表现为热传导,随着Ra数的增大,换热形式逐渐变为以热对流为主;纳米颗粒布朗运动是影响纳米流体换热的重要因素,随着布朗运动的增强,纳米流体内部的能量传递增强,从而使换热增强。