基于JL燃烧机理的烟气再循环低氮燃烧器优化数值模拟

随锅炉排放标准越来越严格,NO_(x)成为天然气锅炉重点关注的污染物,迫切需要对原有锅炉进行改造来实现NO_(x)的超低排放。为了给燃烧器的合理设计提供理论支撑,基于1种结合烟气再循环(FGR)、燃料分级技术的天然气低氮燃烧器,采用数值模拟与实验对比研究的方法,探究了NO_(x)排放规律。构建了燃烧器和炉膛的物理模型,以JL-2甲烷燃烧四步机理为基础并结合五步氮氧化物机理,对实际负荷工况下的实验值进行了模拟验证,在FGR的作用下NO_(x)排放浓度减少三分之二。研究了结构参数对火焰结构改变,和对NO_(x)排放浓度的影响,发现燃烧器结构变化对火焰结构、火焰高温区面积的改变是造成NO_(x)浓度变化的原因。通过正交试验和极差分析发现侧面开口宽度这1结构因素对于NO_(x)排放的影响最为显著。

烟气再循环对燃烧器性能的影响中试试验研究

本文利用中试试验装置进行中试试验,研究烟气再循环对燃烧器性能的影响,试验结果表明:烟气再循环可以抑制NOx排放,但对燃烧器着火、稳燃和燃尽性能有负面影响;随着烟气循环倍率的增加,NOx降低幅度先增后减,最佳循环倍率在20%左右;向一次风中掺混再循环烟气,可以在一定程度上降低NOx,但对燃烧器其它性能影响较大。

基于烟气再循环的燃气锅炉低氮燃烧控制研究

为适应地方政府严格的污染物排放标准,解决燃气锅炉效率与烟气污染物排放之间的矛盾,需要采用多种低氮燃烧技术结合来适应达标排放要求。对采用烟气再循环技术的某燃气锅炉燃烧系统和燃烧控制策略进行研究,优化燃烧控制策略,在兼顾锅炉效率的同时实现了烟气氮氧化物排放低于30 mg/m^(3)的目标。

基于烟气再循环的浸没燃烧器低NO_(x)燃烧改造研究

针对当前SCV浸没燃烧器运行状态下NO_(x)排放较高的问题,提出一种能够兼顾浸没燃烧器降氮与提高浸没汽化器传热特性双重作用的烟气再循环低氮燃烧改造方案。通过数值模拟方法评估预测该方案降氮效果,并研究了烟气再循环改造前后浸没燃烧器燃烧特性与NO_(x)排放特性。结果表明:基于数值模拟方法可确定SCV浸没燃烧器最佳烟气再循环比例,当选择适宜的烟气再循环比例(10%~20%)进行低氮燃烧改造时,因适当降低浸没燃烧器燃烧区域氧量及温度峰值,热力型NO_(x)减排率高于65%。此外,由于燃烧系统增加了烟气量,有利于水浴内换热。

烟气再循环的综合性能模拟研究与评价

目前燃气锅炉多采用烟气再循环降氮技术。为了深入探析烟气再循环技术的降氮效果与燃烧特性,利用CHEMKIN分析不同再循环率对NO生成的影响及其主要生成路径分析;利用FLUENT研究不同再循环率对炉内燃烧速度场、温度场和浓度场的影响;从不同角度对烟气再循环技术进行分析并给出综合评价。结果表明:25%再循环率时,NO质量浓度仅为19.26 mg/m^(3),降低了89.79%。18%再循环率时,排烟中CO质量浓度最低,约为150 mg/m^(3)。炉内燃烧温度可从1927℃下降至1595℃,N_(2)直接转化为热力型NO的反应路径占比大幅降低,仅为29.14%。燃气锅炉随再循环率的提升呈现出低NO排放以及低锅炉效率的趋势。

燃料分级与烟气再循环对天然气低氮燃烧特性影响机理

随着天然气工业锅炉污染物排放标准越来越严格,采用单一的氮氧化物控制技术手段难以满足现有需求。本文以NO_x排放低于30mg/m^3为目标,基于低氮燃烧器和外部烟气再循环的组合技术路线,设计开发了一种燃料分级低氮燃烧器,并在1.4MWth中试规模的燃气锅炉上,研究了燃料分级、化学当量比以及烟气再循环率等参数对燃烧特性以及NO_x生成的影响。结果表明:二次燃料比例、过量空气系数和烟气再循环率对燃烧稳定性、燃尽率和NO_x的生成具有重要影响;10%的烟气再循环率可以减少65%的氮氧化物排放;烟气再循环与二次燃料比例共同作用下,存着扇形火焰稳定燃烧区域。

煤烟气再循环富氧燃烧污染物排放特性研究

基于15kW一维下行燃烧炉，对烟气再循环富氧燃烧和常规空气燃烧2种工况下的污染物排放特性进行对比研究，发现烟气再循环富氧条件下煤粉燃尽率下降4．6％，烟气中CO浓度略有增加，而NOx和SO2的浓度大幅增加，但NOx转化率显著下降；静电低压撞击器（electrical low pressure impactor，ELPI）的测量结果表明，两工况排放颗粒物在1-10m区间都存在2个峰值，但烟气再循环富氧燃烧工况下颗粒双峰向大粒径方向移动。扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）结合x-射线能谱（energy dispersive X-ray，EDX）的观测分析发现，颗粒物烟气再循环富氧燃烧工况和空气燃烧工况下PM．o的微观形貌和主要成分基本相同。颗粒物的电感耦合等离子体（inductively coupled plasma，ICP）分析表明，2种工况下PM10中的次量元素和大部分痕量元素分布基本一致，但烟气再循环富氧燃烧工况下PM10中Se的含量要明显高于空气工况，这可能是由于该工况下烟气中水蒸气含量较高，促进了CaO与灰中Se02的反应。

干湿两种烟气再循环方式下富氧燃烧循环流化床锅炉烟气辐射特性分析

在考虑谱线压力增宽效应的基础上,建立基于谱带通用无量纲吸收系数累积分布函数的辐射性气体宽带k累积分布模型,依据最新的气体辐射特性高分辨率光谱数据库,基于多项式对H2O和CO_2不同温度下的谱带特征参数计算式进行拟合;通过对H2O和CO_2混合气体中存在重叠的各谱带进行合并处理,建立适用于谱带通用无量纲吸收系数累积分布函数的各合并谱带等效谱带特征参数计算模型,可以直接对高浓度H2O和CO_2混合气体重叠谱带的谱带吸收系数进行计算。在此基础上,结合富氧燃烧循环流化床锅炉不同烟气再循环方式下烟气中H2O和CO_2动态计算模型,分析干、湿烟气再循环方式下烟气再循环过程、炉膛温度变化和氧气浓度变化对烟气辐射特性的影响。

300MW燃煤锅炉O2／CO2、烟气再循环燃烧的数值模拟

以一台300MW四角切圆煤粉锅炉为研究对象,通过ICEM建立炉膛的三维结构框架及网格生成,在TASCFLOW中选择合适的炉内湍流流动、燃烧与传热的数学模型,进行煤粉在氧气体积比为29%时O2/CO2气氛下燃烧过程的数值模拟。研究发现:采用O2/CO2均匀混合送入炉膛时,煤粉的点火和燃烧较空气助燃时的状况有一定的延迟,火焰中心和炉膛内的高温区有明显扩大的趋势,火焰中心更接近炉膛中心,且沿炉膛高度有所上移;采用烟气再循环时,O2直接送入炉膛有利于煤粉的点火和燃烧,大大提高炉膛内的温度水平。

烟气再循环对天然气非预混燃烧NO_x排放特性的影响

天然气在燃烧过程中生成NO_x的浓度主要受温度影响.烟气再循环不仅能降低燃烧温度,而且减小了燃烧高温区域,使污染物排放降低.为减少NO_x排放,采用一台标定功率为800,k W的非预混燃烧器进行了烟气再循环非预混燃烧试验,主要研究了燃烧负荷、过量空气系数、烟气再循环率对NO_x生成的影响.同时,采用FLUENT6.3软件模拟计算燃烧火焰温度分布和NO_x质量浓度分布.结果表明:燃烧器热负荷的增加,会使烟气中NO_x质量浓度增加;过量空气系数?在1.0~1.15之间时,有利于降低NO_x排放;烟气再循环量增加能有效降低NO_x排放,在?为1.1和1.15时、烟气再循环率为20%,时,NO_x质量浓度为40~50,mg/m3.

烟气再循环对蓄热式平焰燃气炉内燃烧特性的影响

平焰燃烧与蓄热式燃烧技术一起使用时火焰温度较高,热力型氮氧化物生成量较大。采用烟气再循环技术是降低蓄热式燃烧过程中热力型氮氧化物的生成量的有效途径之一。文中采用蓄热式平焰燃气试验炉、综合烟气分析仪、热电偶等设备,对比研究了采用烟气再循环和不采用烟气再循环2种工况下平展流火焰特性、炉顶温度分布和烟气中NO生成特性。结果表明:采用烟气再循环使平展流火焰面暗区变小,燃烧区域扩大,火焰面温度分布更加均匀,烟气中NO浓度明显降低,火焰面峰值温度降低9℃,谷值温度升高37℃,NO浓度最大降幅为20%。

温室气体的排放以及烟气再循环煤粉燃烧技术的研究

能源及电力生产中温室气体的排放正在和将要对全球气候环境产生深远的影响。介绍了当前国际能源署（ＩＥＡ）在减少温室气体排放方面所进行的研究和开发工作，着重分析了具有向大气“零”排放特点的先进的烟气再循环Ｏ２／ＣＯ２煤粉燃烧技术，并对其应用的优点及存在的问题进行了讨论。

空气分离/烟气再循环燃烧对烟气及炉膛换热的影响

针对发电厂大型煤粉锅炉,从理论上对传统热力计算方法相关参数、关联式进行改变,使其适用于空气分离/烟气再循环技术:将改变后的计算方法应用于煤粉在O_2/CO_2气氛燃烧中,将求解结果与在常规空气中燃烧的结果进行对比,重点分析烟气成分变化对各参数及炉膛换热的影响,目的在于寻求煤粉在O_2/CO_2方式下燃烧的热力计算方法,为采用该燃烧技术的锅炉的设计和运行提供参考。

采用烟气再循环和燃烧室回注水的燃气轮机循环分析及优化

A new kind of gas turbine cycle with exhaust gas recirculation and water injection is analyzed and optimized in this paper. Thus the effect of main thermodynamic parameters on the performance of this cycle and optimum efficiency can be obtaind. The minimum temperature difference has also been discussed.

半焦循环流化床高氧气浓度燃烧气体污染物排放特性试验研究

在1MW循环流化床富氧燃烧中试装置上,以煤热解后的半焦为燃料,进行了空气燃烧和高氧气浓度(50%O_2)/再循环烟气(recycle flue gas,RFG)燃烧试验,考察了在炉膛平均温度为900℃时不同燃烧气氛对热解半焦燃烧特性和排放特性的影响。试验结果表明:半焦可在高氧气浓度O_2/RFG气氛下稳定燃烧,并且从空气燃烧向高氧气浓度O_2/RFG燃烧切换时,中试装置运行平稳。与空气燃烧工况相比,50%O_2/RFG燃烧工况下,工况稳定运行期间尾部CO_2干基浓度平均值可达到90%以上;半焦的燃烧特性得到了改善,CO排放和飞灰含碳量降低,燃烧效率升高;NO排放约为空气下的1/2,再循环NO被还原是减少的主要原因,但N_2O排放略高,与NO排放量级相同;无脱硫情况下,半焦灰自脱硫效率降低,从而导致SO_2排放较高,约是空气的2倍。

基于烟气再循环技术的膨胀烟丝焚烧炉排放烟气治理

卷烟厂膨胀烟丝热端焚烧炉排烟应用烟气再循环低氮燃烧技术改造后,分别进行了空载和负载情况下的烟气污染物排放试验测试,结果表明:膨胀烟丝热端焚烧炉排烟应用烟气再循环低氮燃烧技术改造后,可减少天然气用量9%以上,节能显著;烟丝膨胀过程工艺废气携带的含氮化合物因烟气再循环被更彻底的热力分解为氮氧化物,生成量远大于烟气再循环低氮燃烧技术降低的热力型氮氧化物量,同时工艺废气携带的含碳化合物未充分燃烧生成的一氧化碳浓度可降低20%以上。基于测试数据和相关理论分析,膨胀烟丝焚烧炉应用烟气再循环低氮燃烧技术,配合利用一氧化碳还原性的催化脱硝技术,可以实现既节能又减排的目标,实现减少有机废气、氮氧化物、一氧化碳排放的综合效果。

内/外烟气再循环对天然气燃烧NO_x生成的影响

烟气再循环作为一种有效抑制NO_x生成的技术,广泛应用于化工、制药和酿酒等行业的天然气低氮燃烧过程,其作用机理是学术界和工业界关注的热点。本文根据内/外烟气再循环的作用不同,设计了弱/强内烟气再循环两种扩散式燃烧器,结合外烟气再循环技术,在0.8MW中试实验台上研究了内/外烟气再循环对天然气燃烧过程NO_x生成的影响规律,同时开展了Fluent数值模拟。结果表明:内烟气再循环能够有效抑制NO_x的生成,同时保证燃烧稳定。相同工况下,带内烟气再循环燃烧器初始排放远低于传统低氮燃烧器。同时结合外烟气再循环技术,可使NO_x排放量维持在30mg/m^3以下。Fluent模拟结果显示了外烟气再循环能够显著地降低天然气燃烧火焰区的温度和O2浓度。其中温度的降低对于NO_x生成的抑制起到了决定性的作用。当NO_x降低到约30mg/m^3时,快速型NO_x对整体NO_x生成的贡献超过热力型NO_x,此情况下必须考虑对快速型NO_x进行抑制。

烟气再循环对金属纤维表面燃烧器NO_x排放和燃烧稳定性的影响

结合全预混金属纤维表面燃烧器和外部烟气再循环燃烧技术,在350kW卧式燃气锅炉上进行了实验研究.研究了负荷、过量空气系数和烟气再循环率对CO、NOx排放和燃烧稳定性的影响.结果表明:负荷变化对NOx排放无明显影响;过量空气系数越大,NOx排放越低,但系统热效率随之降低;不采用烟气再循环技术时,NOx排放低于30mg/m^3时过量空气系数需大于1.73,此时系统热效率低于92.1%;如采用23%的烟气再循环率,实现上述相同NOx排放水平仅需过量空气系数大于1.3,系统热效率比无烟气再循环时高1.3%;随着烟气再循环率的增大,火焰燃烧不稳定加剧.出现炉膛震动时的烟气再循环率极限值随着负荷的增大而逐渐提高.

烟气再循环对660MW二次再热塔式锅炉燃烧和传热特性影响的数值模拟研究

为给二次再热锅炉设计优化及运行调温提供参考,该文通过数值计算对某660MW二次再热四角切圆塔式锅炉进行研究分析,采用用户自定义函数预测CO对NO_(x)的降低效果,研究烟气再循环对燃烧和传热特性的影响。结果表明,在炉膛上部受热面3种建模方式中,将其简化成平面是最优的。再循环烟气可提高煤粉颗粒的燃尽率。烟气再循环会缩小燃烧器高温区(1565~1700K)范围,提高过热器出口温度。当烟气再循环倍率从0%增加到20%,炉内氧浓度和冷灰斗区域的CO浓度均降低,低温过热器出口NO_(x)浓度从143.69降至94.07mg·m^(-3)(6%O_(2)),水冷壁吸热量占锅炉总吸热量比值降低3.50%,但再热器、过热器和省煤器分别增加2.53%、2.13%和0.54%。在炉膛中心线两侧热流密度分布呈近似对称的特点,主燃区热流密度达到330kW·m^(-2)。烟气再循环技术使水冷壁吸热能力降低,高热流密度区域缩小,提高了锅炉的安全性。

烟气再循环对350kW燃气锅炉超低氮燃烧工况稳定性的影响

对采用外部烟气再循环技术的350 kW全预混表面燃烧燃气锅炉在不同负荷和烟气再循环率下的排放和燃烧稳定性进行了实验研究。结果表明,烟气再循环的引入可以有效降低锅炉NOx排放至30 mg/m 3以下。加设烟气再循环后,随着烟气再循环率的增加,炉膛内频率在20~30 Hz之间的压力振幅先增加后减小,与此同时2 Hz左右的压力振幅逐渐增大,燃烧不稳定程度加剧,直至喘振发生。喘振发生时,燃烧室强烈的压力振荡将沿着再循环管道传递回燃烧室,并对燃烧室压力场产生进一步影响,导致压力振荡在传递过程中被放大,最终导致火焰熄灭。