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气体燃料再燃是一种高效的减少NOx排放的技术,在降低NOx排放的同时,还减少对化石燃料的消耗,保护环境。论文以660 MW亚临界燃煤锅炉为研究对象,利用Fluent软件进行数值模拟,研究了气体燃料再燃锅炉炉膛内燃烧温度场和燃烧产物的变化规律,主要研究内容如下:(1)基于某电厂660 MW亚临界四角切圆煤粉炉,研究生物质气再燃以及喷口位置对耦合锅炉燃烧过程和NOx排放的影响。在锅炉输入热量不变的条件下,建立纯煤燃烧模型和生物质气再燃烧模型。研究工况为:纯煤工况,以及生物质气再燃喷口位置变化等三种工况,即再燃喷口位于再燃区下部、中部、上部等。结果表明:生物质气再燃会导致再燃区温度和炉膛出口烟气温度升高,并且随着生物质气喷口高度的增加而增加;生物质气再燃降低了NOx的排放,与纯煤燃烧相比较,生物质气喷口位于再燃区上部、中部、下部时,出口NOx排放的平均质量浓度分别下降了63.64mg/m3、81.77mg/m3、52.38 mg/m3,因此,生物质气喷口位于再燃区中部的效果最好,降了28.01%。但生物质气再燃增加了烟气中CO的含量,并且随着生物质气喷口位置的增高而增加。(2)为了改善生物质气再燃的燃烧效果,研究了再燃区过量空气系数改变对耦合锅炉燃烧特性及燃烧产物的影响。研究工况为:生物质气喷口位于再燃区下部,并在生物质气喷口下方添加一个空气喷口,同时加大燃尽区空气通入量;再燃区过量空气系数分别为0.7、0.85、1.0,生物质气的掺烧比为10%。结果表明:生物质气再燃,使得主燃区温度有所降低,再燃区温度随着再燃区过量空气系数的变化而改变。再燃区过量空气系数为0.85时,再燃区温度升高,而再燃区过量空气系数在0.7和1.0时,再燃区温度降低;与纯煤无再燃工况相比,再燃区过量空气系数在0.7、0.85、1.0时,炉膛出口处烟气的NOx平均质量浓度分别下降了17.69%、24.18%、15.37%,再燃区过量空气系数过大过小都不利于降低NOx排放;随着再燃区过量空气系数的增高,出口CO体积分数逐渐降低。(3)基于660 MW纯煤燃烧工况,研究了不同气体燃料再燃对锅炉燃烧特性及燃烧产物的影响。四种工况分别为:纯煤无再燃、生物质气再燃、高炉煤气再燃、天然气再燃,掺烧比为10%。研究表明:当气体燃料中不可燃成分越多,则再燃区温度上升幅度越小,甚至导致再燃区温度降低;气体燃料再燃降低NOx排放的能力与气体燃料成分有关,CH4、烃类物质、H2含量越多,降低NOx排放的能力越强,生物质气、高炉煤气、天然气再燃,炉膛出口NOx排放的平均质量浓度分别为308.97 mg/m3、328.96 mg/m3、290.35 mg/m3,其中天然气再燃效果最好,与纯煤无再燃NOx排放的平均质量浓度407.53mg/m3相比,下降了28.75%;气体燃料中CO含量越多,烟气中CO2含量越多。