导热油炉用新型低NOx燃烧器的数值模拟与实验研究

作     者：贺龙 

作者单位：华北理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘景新

授予年度：2023年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：导热油炉改造 低NOx燃烧器 烟气内循环 引射燃烧 

摘      要：降低氮氧化物的排放是我国环保政策的主要要求之一,为了积极响应国家号召,推动企业自身的环保节能转型,大量的企业都在积极寻求工业锅炉降低氮氧化物排放的方法。其中,采用低氮型燃烧器,从源头控制燃烧产生的氮氧化物一直被认为是便捷有效的手段。以某工厂10 MW的导热油锅炉的低氮改造实验工程项目为依托。采用烟气内循环结构设计,基于燃烧器建立计算模型,利用Fluent模拟不同燃料分级配比、不同运行负荷下、不同预热空气温度工况下的的温度场、速度场与浓度场,探究燃料分级、负荷率以及空气预热温度对氮氧化物生成的影响规律。然后对燃烧器进行实验运行,通过实验与模拟相结合的方式,研究燃烧器在不同工况下其对燃烧特性的影响规律。通过实验与模拟相结合的方法研究表明:随着锅炉负荷的提升,燃烧产生的氮氧化物的浓度逐渐提升,对于该炉型,燃气量平均每提升100 Nm3/h,燃烧生成的氮氧化物平均增长约2 mg/Nm3。同时,降低中心燃气量的占比可以有效降低氮氧化物的生成。然而,中心燃气占比不能低于总燃气量的5%,由于中心燃气还肩负着稳定火焰的作用,过低的中心燃气量会导致火焰的喘震,降低火焰稳定性,甚至引发炉膛的熄火。过高的中心燃气占比会导致中心局部的高温区域扩大,提高热力型氮氧化物的生成,在实际运行,为保证生成的氮氧化物的稳定可控,建议中心燃气量不要高于总燃气量的20%。通过实验以及模拟的结合验证表明:对于运行多年,氮氧化物排放超标的工业导热油炉,只通过更换其燃烧器使其满足现行的环保要求的方法是可行的。在不开烟气外循环的条件下,可以通过改变燃烧器结构实现氮氧化物排放浓度小于50 mg/Nm3的要求。图49幅;表16个;参48篇。