随着排放要求的日趋严苛以及人们的环保意识不断增强,燃气作为一种清洁高效的能源得到了广泛关注。但是,燃气燃烧仍存在氮氧化物污染较大等问题。基于此,本文针对某石化行业的乙烯燃烧裂解炉的侧壁燃气燃烧器的燃烧特点,研究了侧壁燃气燃烧器的运行及结构参数对燃烧过程和NO_X排放的影响。由于燃烧器反应设备大、反应温度高,采用常规的实验方法难以对燃烧过程实现经济、高效的研究。因此,本文采用数值模拟计算方法,从单个侧壁燃烧器着手,研究了侧壁燃气燃烧器在不同的运行参数和结构参数下的具体燃烧情况,同时对温度场、NO_X浓度分布等关键参数也进行了探究分析。首先,本文对侧壁燃烧器的结构进行合理简化,并对燃烧器进行建模(SOLIDWORKS)及网格划分(Pointwise)。为了进一步模拟真实的燃烧情况,要对所需的数值模型进行分析和选取,采用Realizable k-ε湍流模型、EDC燃烧模型等模型参数。通过数值模拟计算(FLUENT)得到了现役侧壁燃烧器在三种不同运行工况下,如不同热负荷、过量空气系数以及一二次风率占比等对NO_X排放量的影响。研究结果表明,热力型NO_X排放量受燃烧器热负荷及燃烧器温度二者影响。当燃烧器热负荷增加时,热力型NO_X排放量呈线性递减关系;当过量空气系数大于1.1时,大量冷空气进入使燃烧器室内温度降低,从而热力型NO_X浓度值逐渐降低;当燃料充分燃烧时,适量增大一次风率占比,可有效降低燃烧器内温度,从而同样减少热力型NO_X产生。其次,本文通过改变一级预混喷口以及二级燃料管等结构参数,对侧壁燃烧器燃烧性能进行优化。研究结果表明,当一级预混气喷口宽度Δ=8 mm时,侧壁燃烧器中心截面上NO_X浓度分布最低;打开二级空气喷孔能够实现空气分级燃烧,有利于降低氮氧化物的排放量;当调整二级燃料气喷嘴数量为4、喷嘴角间距为55°时,NO_X排放量为57.6 ppm,能够实现低氮燃烧;此外,二级燃料气喷嘴角度的增加有利于火焰的均匀分散,进而实现低NO_X排放要求。此外,本文还采用“内循环+空气分级”燃烧技术对侧壁燃烧器结构进行改进优化。最终,在一定程度上降低了NO_X排放量——26.7 ppm,实现了低于30ppm排放的目标。