一種oxy-fuel燃燒器的中試試驗(yàn)和模擬研究.pdf

1、煤炭等化石燃料燃燒所帶來的日益嚴(yán)重的氣候問題和環(huán)境問題，引起了各國的關(guān)注。降低CO2 排放、實(shí)現(xiàn)清潔燃燒成為全人類發(fā)展的共識(shí)。CCS技術(shù)中的重要組成部分——Oxyfuel 燃燒技術(shù)不但能實(shí)現(xiàn)CO2的富集，而且能同時(shí)實(shí)現(xiàn)NO、SO2x等污染物的協(xié)同去除，因而成為當(dāng)前潔凈燃燒研究的重點(diǎn)方向。
　　 本文采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究的方法，主要研究了以oxyfuel 燃燒器的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究為主要工作的動(dòng)力學(xué)性能和燃燒特性。在燃燒器的結(jié)構(gòu)

2、設(shè)計(jì)上燃燒器，采用旋流形式，并以軸向葉片作為旋流產(chǎn)生器的旋流燃燒器。；煙氣循環(huán)燃燒工況時(shí)氧氣的輸入采用雙通道可調(diào)的方式：少量氧氣送入位于燃燒器中心的氧氣輸送管；其余氧量摻混入二次風(fēng)。氧氣作為一股獨(dú)立的氣流，充當(dāng)了一次風(fēng)、二次風(fēng)的動(dòng)量的調(diào)節(jié)氣流，增強(qiáng)了燃燒器的適應(yīng)性。使用FLUENT 軟件對(duì)燃燒器的重點(diǎn)參數(shù)——旋流強(qiáng)度進(jìn)行模擬計(jì)算，并確定了適于此結(jié)構(gòu)下燃燒器的最佳的旋流強(qiáng)度。在燃燒器冷態(tài)流場(chǎng)試驗(yàn)中，測(cè)量和繪制燃燒器的軸向速度場(chǎng)，來分析氣流

3、擴(kuò)展角和回流區(qū)的大??；利用流動(dòng)顯示實(shí)驗(yàn)得到燃燒器的氣流混合情況。冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明燃燒器能組織起良好的流場(chǎng)，形成較好的回流區(qū)結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)一、二次風(fēng)的快速、均勻混合。
　　 燃燒器的熱態(tài)燃燒試驗(yàn)包括空氣燃燒和煙氣循環(huán)燃燒實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)工況，實(shí)驗(yàn)表明：
　　 在上述兩個(gè)工況下，該oxyfuel 燃燒器運(yùn)行安全可靠，實(shí)現(xiàn)煤粉的快速著火和穩(wěn)定燃燒；。使用灰示蹤法分析得到煤粉的燃盡率，在空氣燃燒下達(dá)到87％，在煙氣循環(huán)下達(dá)到90％

4、。試驗(yàn)中還對(duì)爐膛溫度場(chǎng)、爐膛組分場(chǎng)、尾部煙氣組分等進(jìn)行了測(cè)量和分析。
　　 在煙氣循環(huán)燃燒工況下，NO和SO2的濃度分別達(dá)到空氣燃燒下的1.8 倍和3 倍；將NO、SO2 生成量折算到mg/MJ，得出煙氣循環(huán)工況下的脫硝效率和脫硫效率（以空氣燃燒為基準(zhǔn)）達(dá)到60％和37％。通過降低氧氣在中心氧氣管的分配比例，NO的濃度明顯降低，脫硝率達(dá)到67.1％；而SO2 則無基本沒有變化。將NO、SO2 生成量折算到mg/MJ，得出煙氣循環(huán)