通過電站鍋爐煤粉的變化燃燒來進行氮氧化物控制的數(shù)值分析1

1、通過電站鍋爐煤粉的變化燃燒來進行氮氧化物控制的數(shù)值分析Srdjan Belosevic, Vladimir Beljanski, Ivan Tomanovic, Nenad Crnomarkovic, Dragan Tucakovic和Titoslav Zivanovic 塞爾維亞貝爾格萊德貝爾格萊德大學(xué)熱能工程和能源實驗室長春花核科學(xué)研究所，郵政信箱52211001 塞爾維亞貝爾格萊德貝爾格萊德大學(xué)機械工程學(xué)院Kraljice Marije35歲，郵政信箱1611120 摘要:相當(dāng)多的研究工作集中在氮氧化物的形成/破壞的建模和預(yù)測NOx排放,這樣可以控制它。這個數(shù)值研究是為了檢測Kostol

2、ac B 350兆瓦鍋爐機組的爐膛褐煤粉切圓燃燒的燃燒修改的效率，數(shù)值分析是由一個本身成熟的NOx分子模型，加上微分綜合燃燒模型，過去成熟的并經(jīng)過驗證的理論完成的，這個氮氧化物分子模型著重于燃料和高溫一氧化氮均質(zhì)反應(yīng)的形成/破壞過程。通過預(yù)測的氮氧化物排放量以及在鍋爐單位中有效的測量值的比較，驗證了這個分子模型。案例分析中爐膛在不同操作條件下選擇噴射，爐膛出口煙氣溫度，一氧化氮濃度，煙氣溫度和速度場的預(yù)測，對獨立燃燒器，燃燒器層，研磨細(xì)度，燃煤質(zhì)量和冷空氣入口的煤和預(yù)熱空氣的獨立或綜合作用進行調(diào)查。只有通過適當(dāng)?shù)慕M織燃燒過程才能減少高達20-30%的排放量。鍋爐熱力計算證明了獲得的結(jié)果。關(guān)于蒸

3、汽過熱器的安全運行提出了一個爐膛出口煙氣溫度最佳范圍。通過一個專門為了這個目的開發(fā)的電腦代碼的模擬，表明在測試案例中空氣分級使用過熱空氣通風(fēng)口，可能提供高達24%的氮氧化物減排，并且在最優(yōu)情況下相對較高的排放量和高達7%的額外削減。介紹 在燃燒煤粉的發(fā)電廠的開發(fā)和改裝中，污染物排放量的減少起著突出的作用。同時對于強化燃燒和傳熱效率它是必不可少的。如今，用來實現(xiàn)這些任務(wù)的計算方法和編碼1-16是必不可少的工具。在以前由其他作者完成的數(shù)值模擬中，可以看到不同爐膛的形狀和大小。他們中很少有人模擬燃燒器布置在爐膛角落的切向燃燒爐。其他人進行了墻式爐的模擬，或使用一維模型來確定氮氧化物的排放量。在一些論

4、文中，進行模擬獲得可用于自動化控制或最大限度的減少在飛灰中的未燃煤有益的數(shù)據(jù)。 在包括詳細(xì)的三維氣象流模型的論文中，最常見的湍流模型使用的是標(biāo)準(zhǔn)的k-模型，歐拉 - 拉格朗日方法主要是應(yīng)用于氣 - 固相耦合。各種用于熱輻射的預(yù)測的模型，如蒙地卡特，離散坐標(biāo)和離散傳輸。細(xì)節(jié)和復(fù)雜性不斷變化，應(yīng)用不同的燃燒模型，即擴散動力學(xué)模型，焦炭燃燒及動力學(xué)和渦流耗散模型在氣相反應(yīng)中的應(yīng)用。我們自己的代碼使用k-湍流封閉模型。氣體和固體之間的相互作用階段使用歐拉 - 拉格朗日方法建模，及顆粒源單元法來處理流體燃燒顆粒的影響。輻射是通過六通量的方法來解決。依據(jù)實驗獲得的煤動力參數(shù)案例研究，通過結(jié)合動力學(xué)擴散制度

5、將煤顆粒的燃燒建模。 一些學(xué)者在他們的模擬中包括了氮氧化物的模型。大多數(shù)作者只考慮到NO的形成和破壞，因為它是煤燃燒煙氣管道中最豐富的氮氧化物化合物。在大多數(shù)一氧化氮的形成和毀滅的模擬中，瞬式一氧化氮被忽視了，但是熱式一氧化氮和燃料式一氧化氮卻被考慮了。一些作者甚至將燃料式NO作為主要的化合物進行模擬。在他們的模擬中，學(xué)者們主要試著驗證一些主要的氮氧化物脫硝方式。他們的主要目標(biāo)是為了最優(yōu)化燃燒過程。多級燃燒顯示了良好的氮氧化物脫硝。一些學(xué)者研究通過優(yōu)化自由結(jié)構(gòu)的引進來實現(xiàn)額外的氮氧化物脫硝。 其中最重要的污染物是氮氧化物，所以大量的研究工作集中在氮氧化物生成/銷毀的建模和預(yù)測氮氧化物的排放。氮

6、氧化物包括一氧化氮（NO），二氧化氮（NO2），一氧化二氮(N2O)，和其他一些影響較小的氧化物。在煤粉燃燒系統(tǒng)內(nèi)N2O排放量通常不顯著。一氧化氮和二氧化氮被統(tǒng)稱為氮氧化物。氮氧化物已被確定為光化學(xué)煙霧的前身并且導(dǎo)致了酸雨。塞爾維亞電力行業(yè)所有火電廠在2008年一年排放的氮氧化物是58030噸總量。歐盟指令2010/75/EU要求對于固體燃料的鍋爐和輸出功率大于500MWth的排放限值為500毫克標(biāo)準(zhǔn)立方米的NO，NO2（折干計算，煙氣中含6%O2）。盡管國內(nèi)火電廠燒的大多是低等級的褐煤，氮氧化物排放量不是很高，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過新的歐洲200毫克標(biāo)準(zhǔn)立方米（從2016年開始）的排放限值。單位毫克標(biāo)準(zhǔn)

7、立方米表示煙道氣體用毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米來表示任何化合物（CO，CO2，NOx等）的量。標(biāo)準(zhǔn)立方米是指在01013毫巴正常情況下的立方米。對于煤粉燃燒電廠，任何不同于正常情況下通過測量或數(shù)字獲得的數(shù)值必須重新計算，并表示為在正常條件即折干計算且煙氣中含有6%O2的值。 氮氧化物控制的主要措施（調(diào)整燃燒/空氣動力學(xué)參數(shù)）提供了一種簡單成本低的裝置來降低NOx排放（最多60），而依靠煙氣燃燒后清理的次級措施相對比較昂貴。這個數(shù)值研究是為了檢查Kostolac B 350兆瓦鍋爐的單位四角切圓燃燒爐膛燃燒修改這個主要措施能否減少氮氧化物排放。同時，對于提供適當(dāng)?shù)幕鹧嫣匦院桶踩珎鳠岜砻娴牟僮饕约氨苊忮仩t機

8、組效率下降，它是必須的。 通過一個內(nèi)部開發(fā)的NOx的生成/銷毀（即所謂的“NO后處理器”）的子模型進行數(shù)值分析。約束的實用性決定使用簡化的化學(xué)模型，結(jié)合詳細(xì)的CFD計算，該方法被稱為全面建模。NOx的子模型由綜合差分模型和分析爐膛工藝參數(shù)組成。該模型是過去開發(fā)的并被用來驗證實驗數(shù)據(jù)。工程技術(shù)人員可以很容易的在鍋爐單位的過程分析和處理 中運用它。 燃燒系統(tǒng)中的NO主要來自三個過程：熱力型NO，燃料型NO和瞬時NO。氮存在于化石燃料，如煤和燃油，通常是NO最重要的來源。它通常占煤燃燒室中所有NO的75-95%。熱力型NO（由大氣中氮的氧化形成）直到煤火焰溫度大于1600-1800K之前是不明顯的。

9、出于模型完整性的原因，在本模型中熱力型NO是不能忽略的。提示NO是被定義為在火焰區(qū)中碳?xì)浠衔锼槠矒舴肿討B(tài)氮形成的NO化合物。只有在富含燃料的火焰中才是有意義的，并且它的貢獻在貧煤中比較小或接近化學(xué)計量比，因此，他在本研究中被忽視。氮氧化物子模型用來描述在爐膛中熱力型和燃料型氮氧化物的形成和毀滅，與通過可用方式在操作過程中測出的鍋爐單位研究的NOX排放量比較。 對獨立或聯(lián)合作用的NOX排放的各種操作參數(shù)，如煤粉和在獨立燃燒器及燃燒器層中預(yù)熱空氣的分布，冷空氣入口，組成，熱值，和煤的粉碎細(xì)度，進行了數(shù)值模擬。特別對爐排二次風(fēng)端口的應(yīng)用進行了仔細(xì)的分析和數(shù)值優(yōu)化。另外，注意煤粉擴散火焰的幾何形狀

10、和位置，因為它對于熱傳遞和水冷壁的熱負(fù)荷的影響早已證明。 大多數(shù)這種類型的脫硝方式減少了鍋爐廠和工廠的效率并干擾了過熱器的安全操作。因此，考慮到他們對熱傳遞表面的效率和鍋爐單元的影響，主要措施進行了優(yōu)化。根據(jù)鍋爐熱力計算，提出了在蒸汽過熱器安全操作條件下爐膛出口煙氣溫度的最佳范圍。對于最佳范圍，注入再熱蒸汽中的水量最小有利于鍋爐機組效率的提高。 數(shù)學(xué)模型 對于在大型燃燒煤粉鍋爐爐膛靜止的條件下，兩相湍流反應(yīng)流中的進程預(yù)測，一個綜合性的三維差分?jǐn)?shù)學(xué)模型和內(nèi)部開發(fā)的計算機代碼驗證了在案例研究鍋爐爐膛中大規(guī)模測量的可利用結(jié)果。全面燃燒模型提供了一個子模型和建模方法的結(jié)合，這樣可以平衡子模型的復(fù)雜性和

11、計算效率。為預(yù)測氮氧化物的排放量，NOX的形成/銷毀的子模型早已發(fā)展起來，再與全面燃燒結(jié)合。詳細(xì)模型早已被仔細(xì)描述。這里模型的特點一般是給定的，并且強調(diào)氮氧化物的形成/銷毀。 兩相流用歐拉-拉格朗日法來處理。用質(zhì)量、動量、能量、氣體混合物、湍流動能速率耗散的歐拉平均時間偏微分方程來描述。在總指數(shù)的符號，通用變量： （1） 因為顆粒，UJ，導(dǎo)致額外源頭，并且表示密度（kg/m3），氣相的速度分量（m / s），運輸系數(shù)，源項為。為了接近氣相守恒方程，使用了k-湍流模型。分散相由拉格朗日領(lǐng)域中的運動，能量和質(zhì)量變化的微分方程來描述。粒子速度矢量是一些對流和擴散速度。PSI單元法可以解釋氣相中粒子的

12、影響。粒子數(shù)密度（濃度）的連續(xù)性方程是以當(dāng)量的形式給出。 考慮了對流輻射傳熱，通過六通量法將輻射熱交換建模，解決了總熱交換模型坐標(biāo)軸方向上的輻射通量。總輻射通量被用來尋找單個粒子的輻射傳熱率和氣體的體積傳熱率，它被用作氣相焓方程的輻射能量輻射源項。相對的煙氣和水冷壁總發(fā)射率被分配的值。氣相中的吸收系數(shù)Ka,g (1/m)由表達式確定總氣體發(fā)射率，給定 = 1 exp(Ka,gL)，其中L是平均束長度。分散相的吸收和散射系數(shù)被確定為單分散的粉煤灰的云顆粒。相對的吸收和散射效率的因素和。假設(shè)一個煤顆粒轉(zhuǎn)化為一個飛灰顆粒，飛灰顆粒直徑被確定為完整煤燃燒條件。 相對于整個煤顆粒，塞爾維亞有褐煤顆粒動力

13、學(xué)的實驗數(shù)據(jù)，這影響了建模方法：在實驗獲得的案例研究煤炭動力學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)上，燃燒過程中的個別現(xiàn)象被一并處理。相對于焦炭燃燒模擬的煤顆粒燃燒，是一個比脫揮發(fā)分作用和揮發(fā)物燃燒要慢很多的過程。運用了“收縮核”的概念。煤炭顆粒質(zhì)量熔點（kg）的變化，與反應(yīng)的反應(yīng)速度（m/s）一樣，是在聯(lián)合動能擴散制度中給出的。 （2） 分子擴散系數(shù)D（m2/s）由高溫燃燒產(chǎn)物的經(jīng)驗公式給出。此外，且T是時間（s），顆粒橫截面面積（m2），摩爾質(zhì)量（kg/mol），氧化劑摩爾濃度（kmol/m3），阿侖尼烏斯公式的前指數(shù)因素（m/s），阿侖尼烏斯公式中煤炭活化能（J/kmol），通用氣體常數(shù)=8.314kJ/（kmo

14、l·K），舍伍德數(shù)（無量綱），粒子直徑（m）和煙氣溫度（K）。由于反應(yīng)總顆粒質(zhì)量的變化是由于單個進程的變化的總和。用相應(yīng)反應(yīng)速率來考慮反應(yīng)碳和氫的完全氧化，并且通過碳當(dāng)量考慮硫。由于燃燒產(chǎn)生的傳質(zhì)和傳熱被認(rèn)為是通過其他來源守恒方程中粒子的結(jié)果。 如上所述，六個塞爾維亞煤的動力學(xué)參數(shù)的測定是在一個立式圓筒形15kw實驗爐膛中，在煤燃燒實驗基礎(chǔ)上完成的，估計實驗誤差小于5%。為了煤的案例研究而獲得的動力學(xué)參數(shù)（褐煤Kostolac-Drmno）是A=5.5，E=。 通常為橢圓偏微分方程的初始條件和邊界條件添加方程。用壁面函數(shù)法描述墻附近的情況。 偏微分方程的離散化是由控制體積法和混合差分

15、格式來實現(xiàn)。離散化方程用SIOSOL法（SIP衍生算法）求解。耦合的連續(xù)性與動量方程采用SIMPLE算法。迭代過程的穩(wěn)定由亞松弛保證。綜合燃燒代碼通過自主學(xué)習(xí)網(wǎng)和數(shù)值錯誤評估來仔細(xì)核實。三維交錯，結(jié)構(gòu)的數(shù)值網(wǎng)格被運用（200000，549250，731250個網(wǎng)格節(jié)點），結(jié)合每個燃燒器的每個垂直層的50,200和800個軌跡。數(shù)值結(jié)果表明每個燃燒器的網(wǎng)有549250個節(jié)點和800條軌跡（在操作中的七個燃燒器總共5600個軌跡）作為適當(dāng)?shù)倪x擇，提供了計算效率，融合解決方案和準(zhǔn)確性。 氮氧化物的形成和破壞過程的子模型已被納入復(fù)雜的燃燒模式。在一個共同的“后處理”方式，火焰結(jié)構(gòu)被預(yù)測后執(zhí)行子模型。這

16、種方法是合理的，污染物不是非常影響火焰結(jié)構(gòu)。 對于熱力型NO的預(yù)測，使用了簡化Zeldovich表達式，假設(shè)NO和OH的初始濃度是如此之低以至于只有Zeldovich機理的變化率是顯著地。熱力型NO生成/銷毀反應(yīng)的總發(fā)生率表示為 ， （3） 從參考數(shù)中引用反應(yīng)速率常數(shù)，并且公式3通過競爭一個氧原子來結(jié)合燃料的氧化過程，它的局部濃度必須估計。在貧燃料燃燒區(qū)，氧原子被假定為與O2保持平衡，并且【O】可以從氧解離的局部均衡來估計，就像在這做的一樣。 首先NOX子模型還包括燃料型NO的形成和損耗的反應(yīng)，通過氰化氫（HCN），它作為一個中間體化合物揮發(fā)。揮發(fā)物的原子含氮量作為中間含氮化合物，它可以是氰化

17、氫，氨等等。中間化合物既可以被氧化形成NO，或者通過進一步含氮種類得到分子氮來削減。我們已采納這條由22歲的De Soete提出的建議（這種模型不一定適合強烈的富燃料條件）。所選擇的模式是結(jié)合De Soete關(guān)于氣相NO形成的宏觀反應(yīng)動力學(xué)。燃料型NO形成反應(yīng)率被給定為 （4） 對于貧燃料條件下，這在粉碎煤燃燒爐中很普遍，方程4的常數(shù)，也就是說，預(yù)指數(shù)因子A1，被Lockwood 和Romo-Millares提出，與原始值A(chǔ)1=1相比增加了3.5（De Soete，22歲，在富燃料條件下更合理）。正如說明的那樣，因為沒有考慮溫度波動的影響，調(diào)整模型之一的參數(shù)（預(yù)指數(shù)因子反應(yīng)方程之間的HCN和O

18、2）是必要的。有人做了一項敏感性分析以確定最佳值，而在文獻中提出的這些值（De Soete22歲，Smith, Hill 和 Smoot,24歲）沒有給出正確的NO濃度的量。對于提出的數(shù)據(jù)，僅基于實驗的NO排放值，這個系數(shù)的最佳配合是3.5×10101 / S。在未來數(shù)年里，在規(guī)模效用鍋爐中，這個數(shù)值將被廣泛用于氮氧化物的預(yù)測。在這項工作中，具有不同的值的預(yù)指數(shù)因子A1，依賴于本地的燃料濃度，反應(yīng)速率的計算已通過方程4執(zhí)行。系數(shù)01，在公式4中被應(yīng)用，依賴于氧的局部濃度，根據(jù)22歲的De Soete給出的 (5) 對于的NO消耗速率，下面的表達式一直根據(jù)文獻選擇 (6)XHCN，XO

19、2，XNO相應(yīng)的摩爾分?jǐn)?shù)。 NO和HCN的偏微分方程在歐拉場中解決，式7。在相應(yīng)的傳輸方程中獲得的NO的來源依賴于總的凈形成/破壞率，而HCN源包括HCN通過液化釋放的氣體和在氣相中HCN消耗。 表1中。與鍋爐機組的測量比較TE Kostolac B-1和B-2“2007-2010年燃料燃燒器層分布空氣中煤塵混合氣相通過低級側(cè)燃燒器（%）通過第幾側(cè)燃燒器的二次空氣（%）NOx排放量（mg/Nm3）低級側(cè)燃燒器上級側(cè)燃燒器測試用例低側(cè)（%）高側(cè)（%）低側(cè)（%）高側(cè)（%）num.sim. （%）meas. （%）B-1-200752281375670439449B-1-20083921261457

20、658681051B-1-200945.524.519.510.55665490506B-1-2010392126145765549557B-2-2007392126145665473440B-2-2008392126145765881893B-2-200945.52119.510.55865447460正常條件下（0，1013毫巴），折干計算，在煙道氣中的6O2。包括通過中間的煤粉塵空氣混合物導(dǎo)管提供的預(yù)熱空氣的核心空氣部分。作為接受，二次風(fēng)增加了20%并且用含氮2%的煤來代替含氮1%的煤。表2中。B-2于2011年和數(shù)值參數(shù)的測試，研究測量鍋爐的單位TE Kostolac案例。燃料燃燒器層

21、分布空氣中煤塵混合氣相通過低級側(cè)燃燒器（%）通過第幾側(cè)燃燒器的二次空氣（%）爐膛出口煙溫(°C)NOx排放量（mg/Nm3）低級側(cè)燃燒器上級側(cè)燃燒器測試用例低側(cè)（%）高側(cè)（%）低側(cè)（%）高側(cè)（%）num.sim. （%）meas. （%）num.sim. （%）meas. （%）B-2-2011-846339212614596510471045564565B-2-2011-822639212614596510411039541558B-2-2011-8463-13921261458651048535B-2-2011-8226-145.524.519.510.55765990468B-

22、2-2011-8226-245.524.519.510.558651050504B-2-2011-8226-345.524.519.510.558501040461B-2-2011-8226-445.524.519.510.558701036564B-2-2011-8226-552281375465950375正常條件下（0，1013毫巴），折干計算，在煙道氣中的6O2。包括通過中間的煤粉塵空氣混合物導(dǎo)管提供的預(yù)熱空氣的核心空氣部分。七家工廠（在其他情況下六廠）密封爐壁。 (7)NO和HCN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別由XNO（kg/kg）和給定的XHCN（kg/kg），而NO和HCN對應(yīng)輸運系數(shù)。SNO和

23、SHCN是NO和HCN的源項。相對于NO總凈形成/破壞率獲得的SNO：公式3和公式4/公式6。通過揮發(fā)釋放HCN，并且通過方程4和方程6給出的反應(yīng)在氣相中減少了HCN。假設(shè)進入氣相的燃料氮的揮發(fā)速率與脫揮發(fā)分速率成正比是合理的，正如Lockwood 和 Romo-Millares所做的一樣。作為從粉煤灰中釋放的結(jié)果，HCN的來源用拉格朗日粒子跟蹤的子程序來計算，作為一個通過仔細(xì)考慮控制卷所有粒子運動軌跡來源的總合。 結(jié)果和討論 NOx的子模型被納入了有限體積數(shù)字代碼。在變工況的情況下，對于爐膛案例研究NOx排放量的可靠預(yù)測，網(wǎng)格獨立研究（在工業(yè)規(guī)模問題上極其重要）和驗證數(shù)值計算被應(yīng)用。3D不均

24、勻，結(jié)構(gòu)上的，交錯的網(wǎng)格被應(yīng)用。獨立網(wǎng)格研究建議網(wǎng)格130×65×65= 549250網(wǎng)格節(jié)點是一個正確的選擇，結(jié)合每個燃燒器層200個粒子軌跡（每個燃燒器800個，并且操作中7個燃燒器有5700個）。選擇單分散的煤粉顆粒的代表性的初始平均粒徑（dp=150），關(guān)于篩分分析（研磨細(xì)度為R90=55.0，R1000= 2.0，其中，R90表示百分比篩余物網(wǎng)格間距90微米），RosinRammlerSperling粒徑類的分布以及一組數(shù)值試驗。 驗證NOx的生成/銷毀子模型 表1和表2給出了NOx排放量和Kostolac電廠B-1和B-2蒸汽鍋爐機組在運行過程中的可用實驗結(jié)果之

25、間的比較。在2007-2010年期間兩個單位都執(zhí)行了測量（塞爾維亞電力工業(yè)提供了結(jié)果），而B-2單元進行的調(diào)查也于2011年由長春花核科學(xué)研究所在空氣預(yù)熱器維修之后完成。為了評價預(yù)測，有必要重新計算在爐膛出口由相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)所要求的條件預(yù)測的平均氮氧化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即在T = 0C，P=1個大氣壓情況下，并用相應(yīng)單位表達排放量，mg/Nm3。測量程序，設(shè)備，和不準(zhǔn)確的氣體溫度已經(jīng)給出。測量的氮氧化物排放量基于煙道氣中的一氧化氮的含量，測定由相關(guān)的儀器，即氣體分析儀完成的。該儀器的精確度在1%范圍內(nèi)。但是總的實驗誤差非常 復(fù)雜且容易被影響，并不只是測量儀器和采集系統(tǒng)的精度，還可以是操作條件，獨立參數(shù)的

26、波動，取樣和整個測量系統(tǒng)的保存。NO含量在同一條件下重復(fù)測量表現(xiàn)出良好的再現(xiàn)性：測量值之間的差異從來沒有超過5%。 案例研究中的電站鍋爐（額定蒸汽量1000t/h，并且滿負(fù)荷輸出功率350MWe）是塔型自然循環(huán)鍋爐。水冷壁冷灰斗爐膛（尺寸：15.1 m × 15.1 m × 43.0 m)，燃燒裝置爐篦是相同的。燒煤粉（塞爾維亞褐煤）的爐膛是四角切圓燃燒。圖1顯示了案例研究鍋爐的尺寸和燃燒器層布置，空氣煤粉混合物（在圖1中給定為PA和煤炭）通過兩個較低級的燃燒器（通常被稱為“主燃燒器”，用于燃燒的較大的顆粒尺寸類）和兩個上級燃燒器（用于較小顆粒尺寸類）來注入。在它們周圍引入

27、二次空氣（SA）以確保良好的燃燒（完全燃燒所需的空氣）。圖2顯示出了水平橫截面上設(shè)置的8個噴射燃燒器?？諝饷悍刍旌衔锖投慰諝獗粚?dǎo)入與假想圓相切的鍋爐爐膛，提供切圓燃燒。因此，在爐膛中部，形成一個漩渦結(jié)構(gòu)。 空氣煤粉塵混合物在B-1和B-2單位中分別應(yīng)用了離心分離器和百葉窗分離器組合。除非另有規(guī)定，6臺軋機工作（均勻）：2相對截止。篩余物：R90=55和R1000= 2?？諝饷悍蹓m混合物溫度：200°C。二次風(fēng)溫度：283（在2007,2010年）并且287 °C (在 2011年)。對于測得的測試案例和參數(shù)分析，操作情況在表1.5中列出。 圖1。Kostolac電廠B-1

28、和B-2蒸汽鍋爐爐。 如表1和表2所示，預(yù)測和測量吻合的很好（百分比差異0.274%），除了測試情況B-1-2008。僅在2008年，獲得了可觀的差異；在這個實驗中，重復(fù)的數(shù)值試驗認(rèn)為原因可能是空氣量的增長（預(yù)熱空氣或冷空氣）和/或者燃料中更多的氮。在保證煤中結(jié)合兩倍多氮（如收到的那樣0.91%，應(yīng)用于其他案例中），二次風(fēng)大約20%的增長（即二次空氣，爐膛出口空氣過剩out= 1.46與在標(biāo)準(zhǔn)工作條件下滿負(fù)荷1.22），在測試案例B-2-2008給出了一個令人滿意的排放量近似值并且在案例測試B-1-2008中以一種合理的方法來獲得測量值。 正如預(yù)期的那樣，在2011年的測試案例中有相當(dāng)多的燃料

29、被注入上級燃燒器，提高了比較高的位置的火焰，如圖3所示。 作為該模型的額外驗證，進行了一項參數(shù)分析，看表2和表3。燃料的近似和極限分析作為在2011年表4和表5測量的相應(yīng)情況下被應(yīng)用。該模型正確地預(yù)測了排放量和爐膛出口煙溫在不同操作情況下的影響。在測試案例B-2-2011-8463-1中，在測量案例B-2-2011-8463中六個燃燒器（兩個相反關(guān)閉）代替七個工作：在前一個例子中氣動熱力學(xué)對稱性為低排放量（一定程度上5%）提供了條件。在測試案例B-2-2011-8226中，五個額外測試情況進行了檢查。 圖2切線配置Kostolac電廠B-1和B-2蒸汽鍋爐燃燒器。圖3。在鍋爐爐的測試案例B-2

30、-2011-8463中溫度場和氮氧化物的濃度。表3中。煤和空氣中測得的測試案例和相關(guān)參數(shù)分析的質(zhì)量流率。 煤炭總 單個燃燒率 單個燃燒器空氣 單個燃燒器二 通過燃燒設(shè)備后 進入的冷 進給速度 粉煤流率 煤塵混合氣相流速 次風(fēng)量速度 預(yù)熱空氣流速度 空氣(kg/s) 案例分析 (kg/s) (kg/s) (kg/s) (kg/s) (kg/s) 數(shù)值參數(shù)分析 包括預(yù)熱空氣的核心空氣部分通過煤粉-空氣混合物管道的中心來提供。七家工作中的工廠（其他情況下六家工廠工作）提升了水冷壁的密封。表4中，作為收到的用于測量的情況下，煤案例研究的工業(yè)分析和LHV測量案例 濕度（%） 飛灰（%） LHV(kJ/k

31、g)在案例研究B-2-2011-8226-1（七家工廠工作）和B-2-2011-8226-5（六家工廠工作），通過低級側(cè)燃燒器（分別為70和80，而不是60%）增加了煤的注入導(dǎo)致了爐膛出口煙溫和排放量的下降，可能是因為火焰的下降。被控制的預(yù)熱空氣的量的增加和冷空氣進口的減少，考慮到在兩個測試案例B-2-2011-8226-2和B-2-2011-8226-3中排放量削減。但是，測試案例B-2-2011-8226-4給出了較高的排放量，可能是由于過量的二次風(fēng)通過低級側(cè)燃燒器（70%對65%或50%），見表2。換句話說，從低級側(cè)燃燒器減少一定量的二次風(fēng)，在上級燃燒器中增加一定量（一種OFA端口），因

32、此考慮到與案例8226-4相比排放量減少了。在爐膛案例研究中通過燃燒修改關(guān)于NOx排放量削減的數(shù)值研究 經(jīng)過驗證，該模型適用于通過在案例研究鍋爐爐膛中適當(dāng)?shù)慕M織燃燒過程來研究NOx排放量的減少的可能性，考慮到爐膛出口煙溫和煤粉火焰地位。通過一些測試案例，許多參數(shù)的影響，如煤的分布，預(yù)熱空氣在燃燒器中的分布，燃燒器層，冷空氣進入量，煤質(zhì)量和煤的磨礦細(xì)度，單獨或聯(lián)合分析。表5煤粉和元素分析測量工作情況案例研究 水分（%） 灰分（%） LHV（kj/kg） C（%） H（%） O（%） N（%） Scmbst（%）表6燃料和燃燒空氣流量在燃燒器層的分布 燃燒器層 燃料分配（%） 低級側(cè) 高級側(cè) 通過

33、低級側(cè)燃燒器 二次風(fēng)通過低級側(cè)燃燒器 爐膛出 NOx案例 燃燒器 燃燒器 空氣煤粉混合氣相（%） （%） 口煙溫 排放量測試 低級 高級 低級 高級 （°C） (mg/Nm3)正常條件(0 °C, 1013 mbar),折干計算，煙氣中6%O2。七個燃燒器操作不均衡（表7）。冷空氣量份額占總空氣量的30%（其他實驗案例：7.5%）初始煤粒徑dp=50um（其他測試案例：150um）。初始煤粒徑dp=100um。初始煤粒徑dp=300um。LHV（較低熱值），所接收到的：6071kj/kg（在其他案例中：7327kj/kg，除了26和27）。LHV：6490kj/kg。LHV

34、：8374kj/kg。表7鍋爐機組在滿負(fù)荷的情況下不同運行環(huán)境的各個燃燒器。 燃燒器 1 2 3 4 5 6 7 8 煤粉空氣混合煤粉/氣相流率（kg/s）二次風(fēng)流速（kg/s） 案例測試1-16和18-27：七個燃燒器均勻操作煤粉空氣混合煤粉/氣相流率（kg/s）二次風(fēng)流速（kg/s） 案例測試17,28和29：七個燃燒器不均勻操作包括通過煤塵空氣混合的中心提供的熱空氣核心的空氣部分。滿載時的標(biāo)準(zhǔn)工作條件。煤炭總進料率424.3t/h的7個燃燒器的統(tǒng)一操作模式，總空氣流率1050×103Nm3/h。煤粉質(zhì)量流率大約70%分布在下側(cè)燃燒器并且30%在上層燃燒器?？諝饷簤m混合物（T=2

35、00°C，煤粉和每個燃燒器運送流體流動速率，10.38和43.72kg/s）。預(yù)熱空氣（T=288，每個燃燒器二次風(fēng)速率=38.18kg/s，通過后燃燒裝置空氣流率=15.18kg/s）。進入爐膛冷空氣量是27.86kg/s。案例研究煤，塞爾維亞褐煤Kostolac-Drmno，在研磨前先在工廠中干燥（風(fēng)干）：工業(yè)分析（%），如同收到的那樣，水分43.93，灰分22.25，揮發(fā)分21.39，固定碳12.43，如同收到的那樣，低發(fā)熱值（kJ/kg）7326.9，元素分析（%），如同接收的那樣，C22.46，H2.12，O7.7，N0.9，S（可燃）0.64。案例分析的煤研磨后在工廠中干

36、燥（煤粉）：工業(yè)分析（%），水分8.83，飛灰36.18，元素分析（%），C36.52，H3.45，O12.52，N1.46，S（可燃）1.04。煤粉密度是1300kg/m3。 試驗情況下，如表6所示，在總量和單個燃燒器中，七個煤炭研磨機統(tǒng)一操作，因為在滿負(fù)荷情況下標(biāo)準(zhǔn)操作情況下（參考試驗例1），除了在試驗例17,28和29中，燃燒器操作不均勻，表7，考慮煤炭和預(yù)熱空氣流率有同樣的價值。在燃燒器層中燃料，空氣煤粉混合物氣相和二次風(fēng)是相互依存的。在測試案例1,17,22和23中，滿負(fù)荷條件下分布與標(biāo)準(zhǔn)操作情況下完全一樣的，而測試案例2-10根據(jù)磨煤機的調(diào)查給出了分布。為了提供燃燒過程的改進，進行了額外的數(shù)值分析。燃燒器層中燃料和預(yù)熱空氣的不同分布在案例測試11至16和19至21中經(jīng)過分析。測試案例18調(diào)查了冷空氣進入量的增長的影響。案例測試22和23通過不同的初始粒徑（dp=50um和dp=100um）檢查了磨煤細(xì)度的影響。燃燒器層（如測試案例11）中煤粉分布和獨立燃燒器中煤的分布的綜合影響在案例測試28中被分析。