预热解式煤粉工业锅炉大比例直燃耦合生物质的数值模拟研究
董琨1
张瀚霖2
谭厚章2
张嘉烨2
胡中发3
程占军4
周月桂3
王学斌2
1.天津大学环境科学与工程学院,天津 300350;国家能源集团新能源技术研究院有限公司,北京 1022112.西安交通大学能源与动力工程学院,陕西西安 7100493.上海交通大学热能工程研究所,上海 2002404.天津大学环境科学与工程学院,天津 300350
摘要：燃煤耦合零碳的生物质是现阶段燃煤过程中减少CO2排放成本最低和技术最成熟的技术.根据我国生物质资源分布国情,受生物质资源收集成本限制,在现有燃煤火电机组上只能进行低比例的耦合掺烧,但分布式供能燃煤工业锅炉具备进行大比例耦合甚至全部改烧生物质燃料的条件.目前链条炉和流化床锅炉掺烧和全烧生物质在国内已得到较为广泛的应用,然而相对更高效和自动化程度更高的煤粉工业锅炉大比例耦合生物质的研究和工业应用案例较少.针对近年来国内新发展的低NOx预热解式煤粉工业锅炉大比例直燃耦合生物质甚至全烧生物质的可行性,通过CFD数值模拟进行初步探索,重点对大比例耦合生物质对预热解式煤粉工业锅炉温度场、壁面热流密度、气氛场和NOx排放的影响进行评估.数值计算结果表明:预热解式煤粉工业锅炉大比例耦合生物质后,炉内的温度场、壁面热流密度和气氛场总体分布趋势与纯煤粉燃烧相似;随着生物质耦合比例的增加,主燃区燃烧过程得到强化,但由于生物质含水量较高,火焰总体存在着火延迟现象,主燃区消耗氧气的速率有所降低,挥发分与CO摩尔分数明显升高.受生物质燃料中含氮量高和火焰推迟的双重影响,随着生物质耦合比例的增加,NOx排放先增加后减少.研究结果表明预热解式煤粉燃烧技术可实现煤粉工业锅炉大比例耦合生物质甚至全部改烧生物质,在适当控制生物质燃料收到基氮含量的条件下,大比例耦合生物质可显著降低锅炉NOx排放.
关键词：预热解燃烧技术煤粉燃烧工业锅炉生物质掺烧NOx排放
分类号：TK16(热能、热力工程)
资助基金：国家重点研发计划(2017YFB0603902)
论文发表日期：2023-03-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 1395-1402 )
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