流化床流动和燃烧特性对SNCR脱硝的影响研究

其中,煤热解动力学模型采用一对平行的､一级不可逆反应模型｡煤热解反应速率可表示为:

焦炭燃烧速率可表示为:

焦炭气化速率可表示为:

均相的气相反应包括R5､R6和R7,它们的反应速率分别如式(8)~式(10)所示｡

1.3NOx生成和SNCR脱硝反应模型

1.3.1煤燃烧过程中NOx生成模型

循环流化床锅炉中由于温度低,燃料浓度高等因素,快速型和热力型NOx生成量很少｡因此本研究只考虑燃料型NOx的生成｡煤热解过程中,挥发分中的氮主要生成NH3和HCN,焦炭氮在焦炭燃烧中生成了氮氧化物｡反应方程和反应速率如表3

1.3.2SNCR脱硝反应模型

Nguyen改进了Brouwer等人简化的7步反应模型｡

化学反应速率为r=kC1C2T,其中k=Ae-E/(RT),M为反应的中间体｡反应动力学参数如表4所示｡

2物理模型及边界条件

所选模型为某电厂75t/h循环流化床锅炉如图1所示,该锅炉高21.4m,燃烧室XY截面沿Y方向长L=5.6m,X方向宽W=3.43m,底部布风板沿Y方向长4.8m,X方向宽3.43m,旋风分离器轴向高度11.3m,最大筒身直径3m,上部出口烟道直1.45m｡

本研究的三维模型计算域同时采用结构化和非结构化网格,由于给煤口､一二次风入口区域流场变化剧烈,因此对炉膛底部附近区域的网格适当加密｡同时,为了提高旋风分离器区域计算精度,对旋风分离器网格采用分区域划分,部分区域采用非结构化网格,网格总数为47万多｡

计算中采用速度入口边界条件,出口采用压力出口,壁面采用无滑移边界条件｡因为该电厂多数运行在80%负荷的工况下,因此本次计算主要针对该负荷下运行数据进行模拟,此时的总煤量为3kg/s,物料为石灰石(CaCO3),循环倍率为20,过量空气系数为1.2,一､二次风配比为7∶3,并假设固体最大堆积密度为0.63,喷氨采用5%氨水溶液｡模拟中先进行煤的热解燃烧反应,待稳定后再将SNCR脱硝反应代入｡

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