二次风配比和旋流强度对预热解式低氮旋流燃烧器性能影响的数值模拟

目前我国工业锅炉保有量超60万台，其中燃煤工业锅炉占现役工业锅炉总数的80%以上，并作为主要热力供应设备被广泛应用于生产生活的各领域。燃煤工业锅炉作为我国仅次于火电厂的第二大燃煤型污染源，推进其清洁高效运行、有效节能减排，是实现经济效益、环境效益和社会效益共赢的必然途径。设计了一种预热解式低氮旋流燃烧器，在低氮旋流燃烧器的基础上添加预燃室可实现稳定燃烧，并使煤粉经过预热解后产物送入炉膛燃烧，通过控制热解气氛引导热解气中生成的NO还原成N2，控制NOx排放。使用CFD模拟方法研究了内外二次风配比和内二次风旋流强度对预热解式低氮旋流燃烧器燃烧性能及污染物排放特性的影响，通过速度场、温度场和烟气组分分布的多工况对比分析，对燃烧器运行参数的优化提出建议。模拟结果表明：内二次风率增至54%时，内二次风破坏了预燃室内的回流区，使燃烧器无法实现稳定燃烧，该预热解式低氮旋流燃烧器存在一个稳定燃烧的最大内二次风率，约为50%；在保证燃烧稳定的范围内提高二次风率，预燃室内的低氧区域面积增大，内二次风与一次风的混合延迟，NOx排放降低，但高风速使煤粉的停留时间降低，出口截面焦炭燃尽率略降低；内二次风旋流叶片角度减至30°时，预燃室内的环形燃烧区消失，使燃烧器无法实现稳定着火，在30°～45°存在一个燃烧器稳定燃烧的最小内二次风旋流叶片角度；内二次风旋流叶片角度增大，燃烧器出口火焰刚性降低并在轴向上被压缩，炉膛前段温度提高、高温区集中，使焦炭充分燃尽，但炉膛出口截面NOx浓度略有升高。

范永成，张飞龙，王永东，等.二次风配比和旋流强度对预热解式低氮旋流燃烧器性能影响的数值模拟［J］.洁净煤技术，2022,28(12):69-78. FAN Yongcheng，ZHANG Feilong，WANG Yongdong，et al.Numerical simulation on the influence of secondary air ratio and swirling intensity on the performance of a pre-combustion low nitrogen swirl burner［J］.Clean Coal Technology，2022,28(12): 69-78.

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