半焦掺混生物质无焰富氧燃烧NOx机理模拟研究
吴佳佳1
李鹏飞1
张富强1
成鹏飞1
彭学平2
赵亮2
代中元2
柳朝晖1
1.华中科技大学煤燃烧与低碳利用全国重点实验室,湖北武汉 4300742.天津水泥工业设计研究院有限公司,天津 300131
摘要：随着煤化工行业的快速发展,产生了大量半焦,但其大规模低碳利用仍存在挑战.半焦挥发分含量较低,在燃烧过程中常面临着火困难和燃尽率低的问题.掺混燃烧特性相对较好的生物质可望改善半焦的燃烧性能,提高燃尽率.由于半焦固定碳含量较高,燃烧会产生大量CO2.无焰富氧燃烧既能实现高浓度CO2捕集,又能显著降低NO排放.但是目前半焦掺混生物质在无焰富氧氛围相关的研究较少,氮转化特性尚不明确.为了研究无焰富氧气氛半焦和生物质掺烧的燃料氮转化特性,采用数值模拟方法,在对模型进行详细验证的基础上,深入探讨生物质掺混比对掺烧过程氮转化特性的影响,并对不同类型NO的单独贡献进行分析.结果表明:无焰富氧燃烧下,炉内烟气的卷吸效应始终保持在较高水平.随着生物质掺混比增大,炉内高温区提前,峰值温度升高,同时低氧区范围扩大,挥发分含量增加,CO含量增多并且分布区域更广;与纯半焦燃烧相比,纯生物质燃烧的峰值温度升高了105 K.当生物质掺混比为25％时,出口总NO浓度显著降低;当生物质掺混比在50％～100％时,出口总NO浓度无明显变化.出口总NO浓度主要由燃料型NO生成量和NO再燃量决定,其中燃料型NO起主导作用.随着生物质掺混比由0增大到75％,NO再燃量由5×10-6增加到35×10-6.当生物质掺混比小于50％时,燃料型NO生成量不断降低,其中半焦NO的生成减少占主导地位,生物质NO的增加对燃料型NO的影响有限.推荐采用25％的生物质掺混比,在此条件下能有效抑制NO的生成;与纯半焦燃烧相比,此时出口总NO体积分数降低了 33％,主要是因为燃料型NO生成量减少了 30％,而NO再燃影响相对较小.
关键词：半焦生物质无焰富氧燃烧燃料氮数值模拟
分类号：TK16(热能、热力工程)
资助基金：湖北省自然科学基金重点资助项目(2025AFA096)国家重点研发计划(2024YFB4105805)
论文发表日期：2025-04-30
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：12( 85-96 )
英文信息