4500t／d分解炉氮氧化物生成的数值模拟

DDF型分解炉中NOx减排的数值模拟
陈作炳;刘宁;汤帅
【期刊名称】《中国粉体技术》
【年(卷),期】2017(023)004
【摘要】为研究选择性非催化还原法对分解炉中NOx减排效果的影响,采用计算流体力学方法对DDF型分解炉进行数值模拟.以尿素为还原剂设计选择性非催化还原脱硝方案,对比分析各操作参数对NOx减排效果的影响.结果表明,还原剂喷射高度、喷嘴伸入距离、喷嘴数量等操作参数对NOx减排效果的影响较大,还原剂喷射速度对NOx减排效果的影响较小,且喷射高度为17 m,喷嘴伸入距离为0～0.6 m,喷嘴数量为4～8个,还原剂喷射速度为50～70 m/s时,分解炉中NOx减排效果较好.
【总页数】7页(P32-38)
【作者】陈作炳;刘宁;汤帅
【作者单位】武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉430070
【正文语种】中文
【中图分类】TQ172.6
【相关文献】
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3.涡旋式分解炉中煤及垃圾衍生燃料共燃烧耦合CaCO3分解的数值模拟 [J], 梅书霞;谢峻林;陈晓琳;李雪梅;裴可鹏;何峰
4.民用解耦燃煤炉中的NOx和CO同时减排 [J], 韩健;刘新华;何京东;李虹嶙;张楠
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4000t/d生产线氮氧化物超低排放改造摘要：随着《2019 年邢台市工业污染深度治理攻坚战方案》的实施，环保标准的不断严格，公司按照“五稳保一稳”的原则，采用“稳定煅烧+分级燃烧+SNCR+系统密封治理+智能脱硝”的综合技术路线，分步对整个工艺系统氮氧化物超低排放进行了综合改造。

改造后，氮氧化物排放折算浓度平均值为39.9 mg/Nm3，并长期稳定在50 mg/Nm3以内，氨水用量1.5 m3/h，对熟料产质量无负面影响，达到了技改的目的。

从2018年11月开始，我公司对临城分公司和牛山分公司2条4 000 t/d熟料生产线分别进行了氮氧化物超低排放综合治理项目改造，改造后，氮氧化物排放折算浓度平均值为39.9 mg/Nm3，并长期稳定在50 mg/Nm3以内，满足了《2019年邢台市工业污染深度治理攻坚战方案》的要求，率先在邢台地区实现了氮氧化物的超低排放。

1 第一阶段改造第一阶段，我们按照“五稳保一稳”的原则，采用“稳定煅烧+分级燃烧+SNCR+系统密封治理”的综合技术路线，对整个工艺系统进行了综合治理。

1.1 改造措施1.1.1 稳定煅烧采用DF-5701元素在线分析仪，实施了连续稳定在线配料项目改造，采用先进的司德伯秤、气悬浮风机、陶瓷内筒、高效锁风装置，经过用风、用煤、稳料等“五稳”项目的实施，确保了整个工艺系统的连续稳定，并降低了氮氧化物的本底值，降低了系统的氧含量，降低了能源消耗，为分级燃烧降低氮氧化物排放，打下了坚实的基础。

1.1.2 分级燃烧分级燃烧采用蒸汽低氨燃烧脱硝技术。

水泥窑蒸汽低氨燃烧脱硝技术是依据分解炉的具体情况，对系统的风、料、煤、烟室缩口结构，入分解炉管道位置和角度，C4撒料箱等相关设备进行技术升级，通过煤粉在分解炉下锥体部位无焰贫氧燃烧产生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等还原剂，将窑内产生的NOx还原成无污染的N2排入大气。

同时配合系统硬件相关参数变更匹配和工艺操作调整达到系统再平衡，实现降低NOx总量，减少SNCR氨水使用量和高产优质稳定运行的目的。

DD分解炉分级燃烧减排Nox的数值模拟及优化研究的开题报告1. 研究背景和意义随着环保意识日益提高，减少大气污染已成为各国的共同目标。

其中，NOx的减排至关重要，因为它是造成酸雨、臭氧等大气污染的重要成分之一。

DD分解炉是一种高温炉，用于生产多种金属材料，如钨、钽、铌等。

然而，DD分解炉在生产过程中会排放大量的NOx，给环境带来了严重的污染。

因此，研究DD分解炉的NOx减排技术具有重要的现实意义。

2. 研究目标和内容本研究旨在采用数值模拟方法，对DD分解炉NOx减排技术进行研究。

具体研究内容包括以下几个方面：（1）建立DD分解炉的数值模型，模拟其燃烧过程；（2）分析DD分解炉燃烧过程中NOx生成的机理；（3）探究DD分解炉NOx减排技术，比如SCR技术、SNCR技术等；（4）对减排技术进行数值模拟，优化减排效果。

3. 研究方法和技术路线本研究采用数值模拟方法，主要包括以下步骤：（1）建立DD分解炉的数值模型。

首先，收集DD分解炉的相关参数，如炉体形状、燃料类型、风速、温度等，建立数值模型；（2）模拟DD分解炉的燃烧过程，分析NOx生成的机理。

采用计算流体力学(CFD)方法，对DD分解炉的燃烧过程进行数值模拟，并分析NOx的生成机理；（3）探究DD分解炉的NOx减排技术，比如SCR技术、SNCR技术等。

对于不同的减排技术，分别对其原理、适用范围、优缺点等进行分析和比较；（4）对减排技术进行数值模拟，优化减排效果。

结合实验数据和数值模拟结果，优化减排技术，提高其减排效果。

4. 研究预期结果通过本研究，预计能够实现以下几个方面的结果：（1）建立DD分解炉的数值模型，模拟其燃烧过程；（2）分析DD分解炉燃烧过程中NOx生成的机理；（3）探究DD分解炉NOx减排技术，比如SCR技术、SNCR技术等；（4）对减排技术进行数值模拟，优化减排效果。

最终，本研究将提出有效的DD分解炉NOx减排技术，为解决大气污染问题提供一定的参考和帮助。

燃煤锅炉低NOx燃烧系统的数值模拟与试验研究一、本文概述本文旨在全面探讨燃煤锅炉低NOx燃烧系统的数值模拟与试验研究。

随着环保意识的日益增强，降低燃煤锅炉氮氧化物（NOx）排放已成为重要的研究课题。

本文通过分析燃煤锅炉NOx生成的机理，结合数值模拟和试验研究方法，旨在开发更为高效、环保的低NOx燃烧系统。

本文将对燃煤锅炉NOx生成的机理进行深入研究，包括热力型NOx、燃料型NOx和快速型NOx的生成过程及其影响因素。

基于计算流体力学（CFD）方法，建立燃煤锅炉低NOx燃烧系统的数学模型，对炉膛内的气流组织、燃烧过程、NOx生成与分布进行数值模拟，以揭示燃烧过程中NOx生成的规律。

设计并搭建燃煤锅炉低NOx燃烧系统试验平台，通过实际燃烧试验，验证数值模拟结果的准确性，并对燃烧系统的优化提供指导。

本文将对燃煤锅炉低NOx燃烧系统的数值模拟与试验研究结果进行综合分析，提出有效的低NOx燃烧技术优化方案，为燃煤锅炉的环保改造提供理论支持和实践指导。

二、文献综述随着环境保护要求的不断提高，燃煤锅炉的低NOx排放已成为国内外研究的热点。

NOx作为一种主要的大气污染物，不仅会对环境造成严重影响，还会危害人类健康。

研究和开发低NOx燃烧技术对于燃煤锅炉的可持续运行至关重要。

近年来，国内外学者对燃煤锅炉低NOx燃烧技术进行了广泛的研究。

从燃烧控制策略、燃烧器设计、燃料特性分析等方面入手，提出了多种低NOx燃烧方案。

燃烧控制策略主要包括空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环等；燃烧器设计则关注于燃烧器结构、燃烧室形状和气流组织等；燃料特性分析则主要探讨煤种、煤质对NOx生成的影响。

在数值模拟方面，国内外学者建立了多种燃煤锅炉低NOx燃烧的数值模型，并进行了大量的模拟研究。

这些模型主要基于计算流体力学（CFD）和化学反应动力学，通过求解燃烧过程中的流场、温度场、浓度场等参数，深入分析了燃煤锅炉低NOx燃烧的机理和影响因素。

4500t/d水泥熟料生产线的操作参数优化经验借助热工标定，可得到水泥熟料生产线系统风量、温度等关键参数，并可通过将测定值与设计值、同规格生产线值等的对比，确定生产线存在问题，并科学制定优化措施。

本文针对陕西某水泥公司4500t/d水泥熟料生产线能耗偏高的问题，对其窑系统关键部位温度、压力、气体量等参数进行测定，分析造成烧成热耗偏高的原因，并对操作参数进行优化。

通过优化，熟料烧成煤耗由112kg/t降低至102.08kg/t，同时熟料产量增加570t/d 左右，经济效益显著。

1 优化前生产线运行情况介绍陕西某水泥公司4500t/d熟料生产线烧成系统采用合肥院双系列五级旋风预热器及HF5000分解炉，回转窑规格Φ4.8m×74m，设计产能5000t/d，实际产能5125t/d，熟料烧成热耗784×4.18kJ/kg，主要指标落后于同规格生产线。

对生产线开展热工标定，结果显示熟料产量为5125t/d时，C1出口温度为322℃，预热器出口烟气的粉尘浓度（标况下，以下同）为72.39g/m³，烟气中O₂含量为4.03%，生产线具体运行参数见表1。

表1 金陵河4500t/d生产线优化前主要运行参数1.1 熟料烧成热耗分析（1）预热器出口废气量达到341884m³/h，单位熟料废气量为1.601m³/kg，高于常规1.40m³/kg的系统风量；较大的烟气量使得出预热系统烟气的物理热增加，由此造成熟料烧成热耗增加25×4.18kJ/kg。

对系统废气量较大的原因进行分析，分解炉出口氧含量为1.5%左右，至C1出口氧含量增高至4%，表明预热系统从分解炉出口至C1出口间存在严重的漏风。

（2）测得预热器出口烟气中CO浓度达到在800×10-⁶，表明煤粉存在不充分燃烧，由此造成的化学不完全燃烧损失热为3×4.18kJ/kg左右。

结合冷却机用风对造成煤粉燃烧不充分的原因进行分析：当前烧成系统二、三次风量总和为0.796m³/kg，其中三次风风量为0.449m³/kg（三次风阀门开度仅25%左右），低于理论计算值0.550m³/kg；三次风量较少影响了煤粉在分解炉内的燃烧速度和燃尽率，从而产生大量的CO。

燃煤电厂锅炉一氧化氮（NOx）燃烧优化控制计算机仿真摘要：文章通过经验数学模型仿真计算燃煤电厂锅炉燃烧过程中NOx的生成量以及NOx与氧量、二次风门开度、燃烧器摆角之间的关联。

通过不同的操作得出NOx的数值并直观的反应锅炉炉膛内的燃烧情况，以达到到优化燃烧控制方案，从而减少NOx排放的目标，既满足环保要求，同时又不影响生产，对实际生产产生很强的经济效益和社会效益。

同时也是计算机仿真技术应用到工程中的一次尝试，以更好的为实际工业生产服务。

关键词：NOx；仿真计算；燃烧优化1 背景概述改革开放以来，我国经济保持了较快的增长速度，但同时又是以巨大的能源消耗为代价的，由此造成的环境污染是目前我国经济可持续发展亟待解决的重要问题。

我国是世界第一大煤炭生产国和第二大能源消费国，电力生产以燃煤为主，火电厂燃煤量占全国煤炭消耗总量50%左右。

据统计，到2007年底，我国火电厂NOx年排放量为838.3万t，占全国总排放量的36%，居各行业第一。

2010年火电厂NOx年排放量达到1 011万t，2015年将达1 150万t。

按照火电行业环境保护规划的要求，2010年削减NOx298万t，2015年需要削减480万t，减排压力巨大。

2 燃煤技术的现状及存在的问题近年来，随着我国经济的增长和电力工业的快速发展，燃煤产生的NOx污染物与日剧增。

烧煤产生的NOx占绝大多数，而发电厂燃煤又占较大的比例，因此降低发电厂排烟中NOx是减轻大气污染的重要任务。

由于NOx在煤的燃烧产物中生成复杂，且其对人类乃至整个生态系统的危害大，对其排放量的控制已引起全球范围内的普遍重视，绝大多数国家和地区都制定了较严格的限制NOx 排放的法规和标准，中国也于1996年8月开始实施650 mg/m3的排放指标规定。

近二、三十年来，欧、美、日等发达国家一直在致力于研究降低NOX的燃煤技术。

如前苏联的高浓度给粉技术、日本三菱重工的PM型燃烧器、美国B&W公司的PAX燃烧器和DRB-XCL双调风旋流燃烧器及德国SM公司SM型旋流燃烧器等都处于世界领先地位。

烟气再循环对炉内氮氧化物生成影响的数值模拟胡满银,乔　欢,杜　欣,张丽丽(华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003)摘要:利用Fluent软件对某电站四角切圆燃烧锅炉有、无烟气再循环时的燃烧过程和NOx排放特性进行数值模拟。

计算结果表明:有烟气再循环时,炉内平均温度分布和最大温度分布整体明显降低;炉膛出口CO2浓度有一定幅度的上升,O2浓度有了较大幅度的下降;同时NOx生成量有较大幅度降低,其数值模拟结果与试验结果基本相符。

还对烟气再循环倍率和烟温等对氮氧化物生成量的影响进行了研究,并对烟气再循环倍率进行了优化数值模拟。

其研究结果为烟气再循环锅炉的设计、运行提供了参考依据。

关键词:烟气再循环;温度场;氮氧化物;数值模拟;烟气再循环倍率中图分类号:T K224111 文献标识码:A 文章编号:1007-2691(2007)06-0077-06Numerical simulations of the influence of flue gas recycleon nitrogen oxide formation in boilerHU Man2yin,Q IAO Huan,DU Xin,ZHAN G Li2li(School of Environmental Science and Engineering,North China ElectricPower University,Baoding071003,China)Abstract:This article carries on numerical simulation of420t/h boiler’s combustion process and the NOx discharging characteristic on the situation with flue gas recycle and without flue gas recycle.The computed results indicat that flue gas recycle boiler’s average temperature distribution and the maximum temperature distribution obviously reduces. Outlet CO2density has raised and O2density has dropped.Simultaneously NOx has obviously reduced.The numerical simulation result is consistent with the test result.This article also discusses the influence of flue gas recycle quotient and gas temperature on the nitrogen oxide in the boiler,the optimization of gas recycling quotient was simulated.The results give reference for the design and operation of flue gas recycle boiler.K ey w ords:flue gas recycle;temperature field;nitrogen oxide;numerical simulation;flue gas recycling quotient0　引　言在我国占发电总量353GW约80%的电站锅炉中,切向燃烧的煤粉锅炉是电力工业的主要炉型,这些锅炉的NOx排放一般在700～1200 mg/m3之间,根据2004年1月开始实施的国家环保局发布的火电厂大气污染物排放标准,燃煤锅炉NOx排放标准为450～1100mg/m3,其中烟煤为450～750mg/m3,贫煤为600～800mg/m3。

供热煤粉锅炉低NOX燃烧技术数值分析摘要：NOX作为燃煤锅炉排放物中的主要污染物之一，对环境造成严重的污染。

我国北方地区供热锅炉在整个燃煤锅炉中还占有一定的份额，它们对城市以及大气环境污染的贡献率非常高，控制其污染物的排放对我国的可持续发展有着重要的意义。

本文以四角切圆燃煤锅炉为例，通过理论研究和数值模拟的方法，研究锅炉的低NOX燃烧技术。

关键词：供热锅炉；NOX；数值模拟随着我国改革开放以来现代化进程的推进，能源的过度消耗，对环境的污染也日益严重，而煤燃烧对生态环境的破坏也十分严重，其中燃烧产物中NOX 占总排放量的比例为70%[1]。

我国在控制NOX排放方面起步却比较晚，与发达国家还是存在着一定差距的。

燃煤锅炉在用于控制氮氧化物排放方面主要有两类技术，分别是低NOX燃烧技术和烟气净化技术[2] 。

现有的供热煤粉锅炉燃烧器布置基本以四角切圆为主，通过比较现有的降低NOX的各种技术，针对目前的应用情况，结合四角切圆锅炉的特点，以四角切圆煤粉锅炉为例，结合空气分级技术，通过理论研究和数值模拟相结合的方法，制定出相应的低NOX燃烧器改进方案。

1.前言燃烧过程中产生的NOX是化石燃料与空气在高温燃烧时产生的。

燃烧过程中生成的NOX有三种途径：1）热力型NOX，系燃烧过程中，空气中的氮气在高温下氧化而产生的氮氧化物；2）快速型NOX，系碳化氢燃料过浓时燃烧产生的氮氧化物；3）燃料型NOX，系燃料中所含的氮及其化合物在高温下经热分解和氧化而形成的氮氧化物。

燃料燃烧的过程中，NOX的生成受到很多因素的影响，上述三种类型的NOX随燃烧条件的变化生成量也有所差异，要想控制NOX 的排放总量，关键就是要抑制燃料型NOX和热力型NOX的生成[3]达到降低NOX排放的目的。

2.数学模型本次研究的对象为一台160t/h的锅炉，属于高压自然循环、单锅筒、悬浮燃烧、集中下降管、固态排渣煤粉炉，每套制粉系统带4只喷燃器。

燃烧器采用正四角布置，炉膛一次风、二次风几何中心形成逆时针切圆，燃烧器喷口皆带有周界风。