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污染物NOx的排放日益严重地影响着环境、气候和人类的健康,火电厂燃煤产生的NOx是排放的主要来源。为了解决电站锅炉排放的NOx对环境的污染问题,许多控制NOx排放的技术应运而生,其中锅炉分级燃烧就是其中一种。本文针对空气分级燃烧和天然气再燃过程进行了一系列探索性的研究。 建立了煤粉扩散燃烧和污染物NOx生成-还原模型,采用计算流体力学方法,对煤粉锅炉空气分级燃烧进行了数值模拟,研究了一级二级空气的配比、一级燃烧区长度、过量空气系数等参数对NOx排放和锅炉热效率的影响:(1)NOx的排放量随着分级风量的增加而减少,但在分级风量大于20%后,不完全燃烧产物迅速增加;一级燃烧区长度的增大使得NOx的排放量明显减少,这是增大了NOx在还原区的停留时间所致;在过量空气系数逐渐增大的过程中,NOx的排放呈现先增大后减少的趋势;NOx的排放量随着煤粉细度的变小而增大。(2)通过对锅炉是否进行空气分级燃烧时NOx排放的比较,发现锅炉空气分级燃烧能有效地降低NOx的排放量。当空气分级比在80～90%,一级燃烧区长度在3～3.5m以及空气过量系数为1.3～1.5时,综合效果较好。 为了在保证锅炉热效率的同时降低NOx的排放,在空气分级燃烧技术的基础上引出了再燃烧技术,并对天然气再燃燃烧过程进行了数值模拟,探讨了再燃量、再燃区长度、再燃区过量空气系数等参数对NOx排放和锅炉热效率的影响趋势:(1)NOx的排放量随着再燃量的增加而减少,在再燃量大于20%后,NOx的降低幅度变得不明显;再燃区长度的增加使得NOx的排放量明显减少:在再燃区过量空气系数增大的过程中NOx的排放量逐渐增大。当再燃量为10～20%,再燃区长度为2～4m以及再燃区空气过量系数为0.8～0.9时,综合效果较好。(2)通过对天然气再燃与煤粉再燃对锅炉NOx排放的比较,发现天然气再燃时,NOx的脱除率要高于煤粉再燃。(3)通过对锅炉再燃燃烧与空气分级燃烧技术的比较,结果表明,二者各有优劣。在排放标准严格或燃用低挥发份劣质煤种时,再燃技术综合效果较好。