【摘 要】
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氮氧化物(NOx)是酸雨形成的重要前驱物，会对环境造成重要破坏。煤燃烧过程中产生的NOx是氮氧化物形成的主要来源之一。随着我国对NOx排放控制要求的提高，有效地控制燃煤过程中
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氮氧化物(NOx)是酸雨形成的重要前驱物，会对环境造成重要破坏。煤燃烧过程中产生的NOx是氮氧化物形成的主要来源之一。随着我国对NOx排放控制要求的提高，有效地控制燃煤过程中的NOx排放是电力热力行业的一项重要任务。在众多NOx排放技术当中，再燃被认为是最经济和有效的方法之一。本文针对这项技术进行了数值模拟研究。本文在阅读国内外的相关文献后，明确了影响气体再燃过程的重要的影响因素，进而针对具备开展再燃技术工作条件的220t/h燃煤锅炉进行了以下工作：分析和选择数值模拟中涉及的计算模型，对未采用再燃技术的原始工况进行了计算，并与工业试验数据进行对比，误差均小于5%，验证在该炉膛中煤粉燃烧过程的计算模型的正确性。对两种气体燃料再燃还原NO的子模型，总体再燃模型和基于“局部平衡假设”的模型进行了比较，得到的NO浓度分布沿炉膛高度变化趋势基本一致，总体再燃模型的出口NO浓度为151ppm，基于“局部平衡假设”的模型则为164ppm，误差在可接受的范围内，因此选择基于“局部平衡假设”的模型进行计算。将原始工况、加入燃尽风的工况和加入再燃燃料的工况进行计算和对比，两种技术均能够对降低炉膛NO的排放产生明显的效果。经折算，原始工况的出口NO浓度为663.8mg/m~3，采用燃尽风技术的出口NO浓度为451.3mg/m~3，采用再燃技术的出口NO浓度为295mg/m~3。最后在不同的二次风配风方式，燃尽风率和出口氧浓度的条件下对再燃条件下的燃烧和排放进行了数值模拟。结果表明：均等配风能够很好的满足燃烧组织的需要，在控制温度的条件下最大化的发挥燃尽风和再燃技术的作用，NO减排效果较好。而束腰配风和正宝塔配风的出口NO浓度偏高。α=0.7的工况在天然气通入后温度升高导致了较多燃料N的转化为NO，因此出口NO浓度水平也较高351mg/m~3。α=0.8和α=0.9的工况热偏差较小，并且分别达到了较低的299mg/m~3和295mg/m~3。过量空气系数越大时，炉膛出口的O2量越高，但是氮氧化物的排放量也随之降低。NO浓度从再燃风喷口到燃尽风喷口截面之间，出口4.0%O2工况由各工况最高值降为240ppm的最低值，其主要是由于再燃区保持了较高的温度，使碳氢燃料更多的热解为还原性的碳氢基团，因此取得了55.5%的NO还原率。
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