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我国火力发电厂主要以燃烧化石燃料为主,是最主要的温室气体排放源,在电厂锅炉中应用富氧燃烧技术可以有效减少温室气体的排放。近年来我国电厂天然气锅炉的数量有所增加,而目前针对电厂天然气锅炉的富氧燃烧特性方面的研究较少。本文选取某电厂325MW天然气锅炉为研究对象,应用试验和数值方法研究天然气的富氧燃烧特性。对天然气在02/N2气氛下的富氧燃烧特性进行试验研究。结果表明当氧气浓度由21%上升至30%时,火焰整体温度升高,高温区分布更加集中,当氧气浓度大于27%时,温度上升趋势减缓。针对所选电厂天然气锅炉炉内燃烧过程建立数学模型,并应用此数学模型对所搭建试验台进行模拟计算,验证所建数学模型的准确性。对传统燃烧方式下和应用富氧燃烧技术(O2/CO2燃烧技术)时电厂天然气锅炉内的燃烧特性进行数值模拟研究。结果表明当氧气浓度为25%时,炉膛内的温度分布和烟气辐射特性与传统燃烧方式下最接近。当氧气浓度由21%上升到40%时,炉膛出口烟气速度降低41%,炉膛内烟气温度得到较大幅度的提高,燃烧器所在截面温度上升300K以上,火焰充满度变差,燃料燃尽率小幅减小,烟气辐射力增强,炉膛壁面辐射热负荷增加26%。对富氧燃烧方式下电厂天然气锅炉配风方式对炉内燃烧特性的影响进行数值模拟研究。结果表明,采用氧气均匀送入的送风方式与采用氧气由二次风和分级风送入的送风方式相比,炉膛内烟气温度略高,02体积分数的分布梯度大,辐射换热量减小1%。一次风率由15%减小到10%时,烟气回流作用增强,炉膛内温度增大40K以上,火焰充满度较好,壁面所受辐射热负荷均匀性提高。二次风率由59%减小到54%时,烟气回流区域增大,烟气回流速度减小13%以上,燃烧器所在截面平均温度小幅下降,壁面辐射换热量提高1%。对比各工况得知,采用氧气均匀送入,一二次风比例为10%和54%时炉膛内的燃烧情况较好,在理想条件下与传统燃烧方式相比,仅从排烟热损失一项考虑,可使锅炉效率提高约4.8%。本文的研究结果可以为电厂天然气锅炉应用富氧燃烧技术时锅炉结构的改进、配风方式的设计提供重要依据和参考。