煤粉MILD燃烧特性与NO生成的实验与模拟研究

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煤在开采和利用过程中向环境中释放出污染物气体和固体颗粒物给我国环境和气候带来很多问题。因此开展煤粉的高效清洁燃烧技术的研究对我国提高能源利用率和建立绿色环保的生态环境具有深远的意义。  MILD燃烧技术是90年代提出并应用的一种新型燃烧技术,本文开展了煤粉的MILD燃烧特性及NO生成的实验与数值模拟研究,搭建了煤粉MILD燃烧实验台架,配备了煤粉给料装置,并增加了二次风供应系统。研究了钝体高度、过剩空气系数以及配风方式改变对煤粉MILD燃烧实现和燃烧特性的影响。  通过实验发现,较高空气进口动量是实现煤粉MILD燃烧的必要条件;在一次风过剩空气系数为1.1到1.37的范围内,一次风的过剩空气系数对尾部烟气中CO含量影响是决定性的,一次风初始动量与MILD燃烧的实现也有紧密的关系;当一次风过剩空气系数大于1.37之后,过剩空气系数对烟气中CO和NO的影响不大;采用一、二次风同时供给燃烧所需空气的配风方式,实现空气的分级燃烧,可以进一步降低烟气中NO的含量,二次风对CO的降低作用不明显。  利用CFD软件对实验中有二次风和没有二次风的两组工况的燃烧过程进行数值模拟,选择合适的湍流、燃烧和辐射的数学模型,模拟了炉内热态流动场、温度和污染物浓度的分布。模拟结果表明有二次风工况尾部烟气中NO的浓度比没有二次风的工况低的原因是:在有二次风工况下,煤中的挥发份中N元素转化为HCN低,而且HCN在低氧气浓度下被氧化为NO则进一步降低。
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