40MW燃煤锅炉混氨燃烧NOx生成特性数值模拟
刘佳宁1
张文振2
刘欣2
谢妍1
李驰2
李明3
牛涛3
王赫阳1
1.天津大学机械工程学院,天津 3003502.天津大学机械工程学院,天津 300350;烟台龙源电力技术股份有限公司,山东烟台 2640063.烟台龙源电力技术股份有限公司,山东烟台 264006
摘要：氨煤混燃是燃煤机组实现碳减排最具潜力的技术发展方向之一.但由于NH3燃料含氮量高,氨煤混燃可能导致锅炉NOx排放的大幅上升,成为限制燃煤电厂采用氨煤混燃的主要瓶颈.因此,亟需深入研究氨煤混燃的NOx生成特性,为实现锅炉混氨燃烧NOx排放的有效控制提供理论基础.以40 MW工业尺度燃煤锅炉为研究对象,采用CFD数值模拟研究混氨比(RNH3)对锅炉NOx生成的影响.锅炉NOx排放质量浓度模拟结果表明:在20％燃尽风率下,锅炉NOx排放质量浓度随RNH3增加呈先升高后降低趋势,在RNH3=5％时达到最大值197 mg/m3,在RNH3=25％时降至95 mg/m3,低于纯燃煤工况的137mg/m3.模拟结果与40 MW锅炉混氨燃烧试验结果在定性和定量上皆良好吻合.NOx排放随RNH3增加的这种变化趋势是由于NH3燃烧存在NO生成和还原2条主要反应路径,NO在炉内的生成主要由燃烧初期高O2体积分数下NO的生成和后期低O2体积分数下NO的还原2个阶段构成,这2个阶段的NO生成和还原量综合决定了锅炉NOx排放量.模拟结果显示,尽管随RNH3增加,NO在炉内的整体生成和还原速率皆明显增加.但在RNH3=0～5％,NO生成速率增速高于还原速率增速,而在RNH3=5％～25％,NO还原速率增速则高于生成速率增速,使NO的净生成速率在RNH3=0～25％呈先上升后下降的变化趋势,这是40 MW锅炉氨煤混燃试验所观测到的NOx排放随RNH3增加呈先升后降趋势的原因.研究结果揭示了 NH3的NO生成和还原反应路径相互竞争机制对锅炉氨煤混燃NOx排放的关键影响,为实现大容量燃煤锅炉氨煤混燃NOx排放控制提供了理论参考.
关键词：燃煤锅炉碳减排氨煤混燃氮氧化物(NOx)数值模拟
分类号：TQ53(煤化学及煤的加工利用)TK114(热能、热力工程)
论文发表日期：2025-05-30
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：11( 69-79 )
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