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首页 W型火焰锅炉SNCR过程的数值模拟

W型火焰锅炉SNCR过程的数值模拟.pdf

W型火焰锅炉SNCR过程的数值模拟

44sha456
2011-09-28 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《W型火焰锅炉SNCR过程的数值模拟pdf》,可适用于工程科技领域

应用能源技术年第l期(总第期)W型火焰锅炉SNCR过程的数值模拟孔凡卓周健张树坡(华北电力大学能源与动力工程学院河北省保定市)摘要:W型火焰锅炉由于燃烧方式和所燃劣质煤种等原因尾部烟气中NOx的含量大大高于我国环保规定要求。目前的低NOx燃烧技术都不能使其NOx排放量降低到规定范围。随着形势的发展对w型火焰锅炉必须考虑进行尾部烟气脱除NOx而SNCR技术较为可行。本文针对这一问题利用国际大型计算软件CFXTASCFIDW对某MW型火焰电站锅炉进行了SNCR过程数值模拟。经模拟合理的选择设置了SNCR喷口分别对SNCR设置前后的炉内燃烧过程的速度场、温度场和NOx浓度分布等进行了准确的数值计算得出了合理的结论对采用SNCR技术给予指导。关键词:W型火焰锅炉烟气脱除NOxSNCR过程数值模拟中图分类号:TK.文献标识码:B文章编号:()NumericalSimulationofSNCRProcessin“W"FlameBoilerKONGFanzhuoZHOUJianZHANGShup。(SchoolofEnergyandPowerEngineeringNorthChinaElectricPowerUniversityBaoaingHebeiProvinceChina)Abstract:TheNOxcontentoffluegasin“W’’flameboilerusuallygreatlyexceedsthelimitsrequiredbyOUrcountry’Senvironmentalprotectionregulationaccordingtoitsspecialcombustionmodelowqualitycoalandetc..PresentlowNOxcombustiontechnologiescouldnothelptoreducetheNOxcontenttobelowtherequiredmnge.ReducingNOxcontentoffluegasin“W”flameboilershallbeanecessaryconsiderationunderpresenttrendsandSNCRcanbeafeasiblemethod.NumericalsimulationonSNCRinaMW‘‘W”flameboilerhasbeenperformedwiththecommercialsoftwareCFXTASCFLOW.ProperositionoftheSNCRinjectorshasbeendeterminedthroughsimulation.VelocityfieldtemperaturefieldandNOxconcentrationdistributionbeforeandaftersettinghavebeenob~nedbyaccuratenumericalcalculationandreasonableconclusionhasbeendrawnwhichprovidesaguideforSNCRapplication.Keywords:“W”flameboilerNOxreductionfromfluegasSNCRprocessNumericalsimulation计算模型的选择.计算模型计算模型为MW亚临界压力、中间一次再热、自然循环、双拱单炉膛w火焰燃烧煤粉炉收稿日期:修订稿日期:作者简介:孔凡卓(~)男硕士研究生主要从事高效、清洁燃烧及环境污染控制的研究。设计煤种为阳泉无烟煤。钢球磨煤机中间贮仓式制粉系统双旋风低NOx燃烧器。锅炉主要设计参数如表所示。.边界条件设定CFXTASCFLOW软件平台边界条件主要包括三类:入口边界条件、出口边界条件和壁面边界条件。入口边界条件主要有:一、二次风量、风温、年第期(总第期)应用能源技术表锅炉主要设计参数项目单位MCRECR项目单位MCRECR过热蒸汽流量t/h再热蒸汽温度℃O/过热蒸汽压力MP.l.O给水温度℃过热蒸汽温度℃一次风温℃o/再热蒸汽流量th二次风温℃O再热蒸汽压力MP...o.排烟温度℃lOll锅炉设计效率%..计算燃料量t/hl.l.煤粉投入量。出口边界条件为出口截面压力。壁面边界条件主要有壁面温度、壁面特性等。本文边界条件值都来自于现场实测值壁面边界条件按照软件推荐计算曲线和实测炉膛温度水平与工质温度共同拟合计算确定。工况选择与计算结果.初始计算工况选择对工况的选择主要是通过对额定负荷下的不同燃烧组织方式进行比较通过对燃烧的调整对主要关键区段和截面的温度场、流场、NOx浓度分布场、适合SNCR的区间高度等的比较找出最适合加设SNCR进行脱除NOx的最佳工况。经过对锅炉经优化燃烧调整试验所确定的实际运行调整的五个工况进行计算比较确定出最佳适合SNCR过程的工况。确定原则为:在保证锅炉燃烧效率的同时确定出适合加设SNCR的温度区间的高度位置区间内烟气流场速度适合分布相对较均匀此燃烧组织工况下通过低NOx燃烧组织使烟气中的NOx浓度尽可能的最低。.初始最佳工况各主要参数模拟结果初始计算分别对现场满负荷运行的五种不同燃烧组织工况进行模拟通过对关键区段温度场、流场、NOx浓度分布、SNCR区间位置高度等关键参数的比较确定出适合加设SNCR的初始最佳工况。各参数计算结果如述下图。.初始最佳运行工况结果分析利用图条件分析确定计算寻求出额定负荷下相对最佳组织燃烧工况。由图可知在适合加设SNCR的炉膛高度为m~m高度处此图锅炉几何模型图SNCR区烟气流场图初始NOx浓度分布图SNCR区域温度场区间内烟气流场平均烟速为m/s而且流场分布较均匀这有利于SNCR过程中NH与烟气的混合良好的混合使脱销反应进行顺利且脱除率较高。图所示NOx分布看整个区域内其平均浓度约为mg/Nrn这在低NOx运行工况中是相对较低的水平。而且分布趋势为前墙侧浓度较大炉膛出口侧浓度较小这样刚好利用炉膛前墙空间大多加设氨喷口的现实情况。图显示SNCR区问入口截面温度场较为均匀平均℃虽然靠近前墙偏高但刚好喷氨有降低温度的l应用能源技术年第期(总第期)作用保证SNCR过程的正向进行。SNCR过程的数值计算.SNCR喷口的设置与反应模型选择根据所选最佳初始工况的计算结果可知对于本锅炉SNCR喷口位置应在锅炉炉膛的m~m高度位置。由.对NOx浓度分布与流场分布分析为使还原剂氨喷入后能与烟气充分混合并考虑反应时间与反应温度分布分配等影响因素确定在炉膛m与m高度处各加设一层氨喷口。每层分别为前墙个左右侧墙各个的喷口布置方式。考虑到喷氨必须有较强的穿透力因此喷口均采用矩形喷口。SNCR过程氨氮比确定为:.。SNCR反应模型为计算软件提供的Nx反应模型其具体进行形式为:当NH喷入后在满足SNCR过成进行条件时NOx被还原为。.SNCR过程数值模拟结果SNCR过程还原剂氨采用上下两层各个喷口均匀喷射的方式经迭代计算各参数均收敛。模拟结果如下:图K喷口截面流场分布图氓过程出口NOx浓度分布.SNCR过程模拟结果分析由结果图.可知经计算设置的喷口都能使氨的喷入达到m以上的速度穿透性较好能达到炉膛烟气的中心区域且分布较为均匀。这样良好的反应物混合程度能较好保证脱除反应的进行达到预期的NOx脱出率。由图.可知sNCR过程使的烟气中的NOx有显著的下降由初始工况的平均mg、Nn降低为出VI的平均mg/脱除效果较为明显。结语()本文以实际锅炉为基准建立合理的模型以现场实测运行数据为边界条件经过详细的模拟计算选择出相对最佳初始工况。然后在初始工况的基础上进行SNCR过程的模拟。模拟过程严格按照SNCR技术基础选择合理的反应模型确定出适合的过程反应区间设计合理的喷口形式与面积计算合理的氨氮比。因此模拟结果较为准确具有一定的可信度。()经计算可知反应在没有辅助添加剂的基础上只选择普通的过程进行模拟有较好的NOx脱除率。()由模拟结果可知对于本文所选的w型火焰锅炉结合良好的低NOx燃烧技术然后加设SNCR烟气脱除NOx技术能起到很好的降低氮氧化物排放的作用。假若SNCR技术过程合理使得脱除率能维持%以上则此锅炉的NOx排放能达到目前对燃用劣质煤的排放标准要求。参考文献阎维平.洁净煤发电技术J.北京:中国电力出版社.:.张海吕俊复等.w火焰锅炉燃烧问题的分析和解决办法J.动力工程():.YinCGCaillatSHarionJLBaudoinBPerezE.In.vestigafionoftheflowcombttstionheattransferandemissionfromaMWutilitytangentiallyfiredpulverizedcoalboiler.F、ld:.张颉孙锐昊少华等.MW旋流燃烧方式煤粉妒炉内燃烧试验和数值研究J.中国电机工程学报():.陈炳华.日照电厂MW锅炉燃烧优化调整的数值模拟研究:硕士学位论文.哈尔滨:哈尔滨工业大学.TerryF.Wal.Combustionprocessesforcarboncapture.ProceedingoftheCombustionInstitute():

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