新型低氮燃气分级燃烧器燃烧特性和NO_x排放的CFD研究

应用CFD软件Fluent数值模拟了某二甲苯塔再沸炉在役油气联合燃烧器燃烧和NOx排放特性,分析了其NOx排放浓度较高的原因,提出了新型低NOx燃气分级燃烧器的改造方案,并数值模拟了新型燃烧器空气预热温度Tair、过剩空气系数α和主辅喷枪燃气质量分率Rp对辐射室壁面热通量、出口温度、火焰高度和炉膛出口NOx排放浓度的影响。针对在役燃烧器的模拟结果与现场运行数据吻合良好,说明所选模型能够正确模拟炉膛内部的流动、辐射、燃烧和NOx生成过程。新型燃烧器模拟结果表明,增加Tair会增加辐射壁面热通量,同时也会增加NO的排放;辐射壁面热通量随α增加而降低,NOx排放浓度随α增加而增加;Rp对炉内传热和NOx排放的影响并不明显。当Tair=220℃、α=1.05及Rp=0.24时,新型燃烧器在模拟范围内达到最佳运行工况,辐射壁热通量为37.45kW/m2,NOx排放浓度为12.1μL/L。

基于CFD计算的管式加热炉燃气分级低NO_x燃烧器研究

以某石化公司低NO_x燃烧器改造项目中管式加热炉内0.7 MW扩散式燃气燃烧器为研究对象,提出了两种低NO_x改进方案。方案A采用传统燃料分级供给形式,方案B在采用燃料分级供给的同时还采用了特殊耐火砖结构。应用计算流体力学(CFD)软件Fluent对燃烧器两种改进方案的燃烧过程和NO排放进行了数值模拟,获得燃烧室内温度分布、组分分布、NO生成速率以及火焰形态等参数。比较计算结果发现,燃烧器方案B的结构能够合理地组织燃烧区的流场,改善火焰形态,提高火焰传热效率,防止局部热点的形成,使温度分布更均匀。与方案A相比,方案B的峰值温度降低了233K,出口处NO的平均体积分数降低了19.3μL/L,抑制NO排放的效果更好。