燃?xì)飧邷乜諝馊紵^程中氮氧化物排放特性研究.pdf

1、高溫空氣燃燒技術(shù)作為一種新興的燃燒技術(shù)，具有高效節(jié)能和低污染排放的雙重優(yōu)越性，受到科學(xué)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。此項技術(shù)的應(yīng)用可以為我國工業(yè)爐窯行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時又可以降低燃燒污染物NO<,x>和CO<,2>的排放量。 本文采用試驗研究和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了高溫空氣燃燒條件下結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)對NO<,x>排放量的影響。自行設(shè)計并搭建了燃燒試驗臺，進(jìn)行了熱態(tài)燃燒試驗；測量了燃燒過程中各測點(diǎn)溫度以及NO<,x>排放量，

2、并進(jìn)行了分析，為數(shù)值模擬模型的驗證提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 本文數(shù)值模擬計算中采用к-ε模型來模擬湍流流動，渦耗散概念模型來模擬由化學(xué)反應(yīng)動力和混合速率共同控制的燃燒反應(yīng)，離散坐標(biāo)模型來模擬輻射傳熱，并采用灰氣體加權(quán)統(tǒng)計方法來計算爐內(nèi)氣體的吸收系數(shù)。對比了數(shù)值模擬結(jié)果和試驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好，說明此模型能較好地模擬實際燃燒現(xiàn)象。 本文采用計算流體力學(xué)軟件研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)在高溫空氣燃燒過程中對NO<,x>排放量的影響。研

3、究結(jié)果表明： 1．爐膛結(jié)構(gòu)和燒嘴布置方式對爐膛溫度以及NO<,x>排放量影響很大，當(dāng)爐膛內(nèi)有較大的燃燒空間以及充分的煙氣循環(huán)時，NO<,x>排放量只有99mg／m<'3>，且爐膛內(nèi)溫度均勻性較好。因此在設(shè)計爐膛結(jié)構(gòu)時要保證爐膛內(nèi)充分的煙氣循環(huán)，并盡可能保證反應(yīng)區(qū)域不受空間限制，以減小甚至避免局部高溫區(qū)的出現(xiàn)； 2．保持燃?xì)饪諝饬髁坎蛔?，?dāng)空氣噴入速度不變時，NO<,x>排放量隨燃?xì)饪諝馑俣缺鹊脑龃蟪手笖?shù)趨勢減小；當(dāng)燃?xì)饪?/p>

4、氣速度比大于6時，NO<,x>排放量基本趨于穩(wěn)定。而當(dāng)保持燃?xì)饪諝馑俣缺炔蛔儠r，隨著燃?xì)饪諝鈨烧呓^對速度的增大，NO<,x>排放量也隨燃?xì)馑俣鹊脑黾映手岗厔轀p??；當(dāng)V<,fuel>＝12m／s時NO<,x>排放量為143mg／m<'3>，而當(dāng)V<,fuel>＝48rn／s時，NO<,x>排放量則只有4mg／m<'3>； 3．保持送入爐膛內(nèi)熱量相同，研究了燃料熱值對爐內(nèi)溫度場以及NO<,x>排放量的影響。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)燃料熱值小于1

5、2406kJ／Nm<'3>時，爐膛最高溫度和平均溫度均隨之增加，而當(dāng)燃料熱值大于12406kJ／Nm<'3>時，爐膛最高溫度和平均溫度變化不大，但燃用cH<,4>時的溫度要稍小于燃用城市煤氣和焦?fàn)t煤氣的溫度值。NOx排放量隨著燃料熱值的增大而升高，燃用焦?fàn)t煤氣時達(dá)到最大，NOx排放量為140mg／m<'3>：但當(dāng)燃用CH<,4>時NOx排放量則只有18mg／m<'3>。另外，本文采用了基于詳細(xì)反應(yīng)機(jī)理的良性攪拌器(PSR)模型，研究了助