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Oxy-fuel下NO_x排放的中试试验和模拟研究

作　者: 初琨
导　师: 邹春
学　校: 华中科技大学
专　业: 热能工程
关键词: Oxy-fuel 燃烧中试试验 NOx 数值研究
分类号: X701
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 36次
引　用: 1次
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内容摘要

全世界的CO₂排放量逐年上升,由此带来的温室效应全球极端气候、陆地淹没日趋严重。中国作为全世界CO₂排放第二大国,后京都时代压力越来越大。Oxy-fuel技术是一种新型的CO₂减排技术,同时,该技术该可以实现燃煤过程中NOx、SOx等多种污染物协同脱除的功能。本研究成功建立了国内首台中试规模的oxy-fuel试验台架,并在此台架上进行了oxy-fuel的NOx排放特点的研究。针对一种贫煤,分别进行了空气、O2+CO₂、O2+RFG（冷循环）和O2+RFG（热循环）四种不同工况的试验。试验中对空气和O2+CO₂两工况下炉膛内温度场、O2、CO、NOx等进行了测量对比。结果表明,oxy-fuel技术下采用炉膛微正压可得到90%以上CO₂的烟气;由于oxy-fuel燃烧烟气排放量大为减少,oxy-fuel下炉膛出口的的NOx体积浓度比空气下的高,但转化为mg/kg煤指标后大大减少,O2+RFG（热循环）下NOx排放为2450.37mg/kg煤,相比空气下降低了53.47%,这主要是由于炉内高CO浓度和NOx的循环分解造成的。热循环下炉内喷钙的脱硝率和脱硫率分别为83.56%和93.36%。利用FLUENT商业软件对中试台架的竖直燃烧炉进行了数值研究,通过网格划分和模型选取,对空气和30%O2+70%CO₂两个工况进行模拟,过量系数均为1.2。结果表明,oxy-fuel下炉膛最高温度比空气下稍微较高,炉内CO浓度比空气下高40%左右,oxy-fuel下炉内最高、容积平均和炉膛出口NOx体积浓度均比空气下高。将模拟和试验结果对比,数值模拟的结果比较符合试验测量值,数值模拟所采用的模型以及模拟方法是合适的。模拟研究表明采用oxy-fuel技术具有很明显的低NOx排放特点,燃烧过程中CO比空气气氛下要高很多,这是燃料NOx被还原的主要原因之一,而且炉内温度场也与空气气氛很相似,采用oxy-fuel技术改造现有燃煤锅炉是可行的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 C0_2的减排意义和措施  9-11
  1.2 Oxy-fuel燃烧技术  11-14
  1.3 Oxy-fuel下NOx的生成研究  14-15
  1.4 本课题的研究工作  15-16
2 Oxy-fuel下煤粉燃烧的中试试验研究  16-33
  2.1 引言  16
  2.2 试验系统介绍  16-20
  2.3 试验参数及工况  20-21
  2.4 试验过程  21-22
  2.5 试验数据测量  22-24
  2.6 试验结果分析  24-29
  2.7 工况对比  29-31
  2.8 本章小结  31-33
3 Oxy-fuel锅炉煤粉燃烧热态模拟  33-56
  3.1 模拟软件FLUENT简介  33-34
  3.2 网格划分  34-36
  3.3 计算模型简述  36-39
  3.4 计算参数和边界条件  39-41
  3.5 计算结果及NOx的生成特性分析  41-51
  3.6 数值模拟与试验对比  51-54
  3.7 本章小结  54-56
4 全文总结及展望  56-58
  4.1 全文总结  56
  4.2 工作展望  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-63

Oxy-fuel下NO_x排放的中试试验和模拟研究

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