一次风速对高浓度煤粉预燃式低氮燃烧器性能影响的数值模拟

摘要

高浓度煤粉燃烧器能稳定燃烧和显著降低NOx排放,是一种经济环保的燃烧技术,其一次风速对炉内着火延迟、煤粉燃烧稳定性以及NOx排放量都有重要的影响.为了确定适合新型高浓度煤粉预燃式低氮燃烧器的一次风速,为燃烧器的现场试验和实际运行提供指导依据,采用ANSYS Fluent软件模拟计算了一次风速对煤粉燃烧稳定性和NOx排放的影响.先进行网格无关性检验,并用一台25 t/h全尺寸煤粉工业锅炉进行试验,验证了模型的准确性.数值模拟计算结果表明:新型高浓度煤粉预燃式低氮燃烧器可在预燃室和炉膛内形成2个回流区,预燃室内的回流区保证煤粉稳定燃烧,炉膛内的回流区降低NOx.一 次风速过低时,一、二次风的后期混合减弱,煤粉燃烧不稳定,NO,排放量略微升高;一次风速过高时,二次风与煤粉的混合被削弱,煤粉燃烧同样不稳定,且焦炭转化率明显下降,NO,排放大幅增加;一次风速从17 m/s增加到20 m/s,出口截面NOx浓度提高约10％;适当的一次风速不仅能稳定煤粉着火和燃烧,还能实现NOx低排放.试验研究燃烧器的最佳一次风速在14～17 m/s.