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煤炭燃烧温度和污染物分析

发表时间:2016/07/08 来源:安世亚太  
关键字:煤炭燃烧  污染物  煤粉颗粒  
煤粉处理需要计算煤粉在不同氧气浓度下的燃烧,得到煤粉的燃尽率,燃烧炉内温度场分布,预测污染物如氮氧化物的生成。

TASK

  • 计算煤粉在不同氧气浓度下的燃烧,得到煤粉的燃尽率,燃烧炉内温度场分布,预测污染物如氮氧化物的生成。
  • 为改进燃烧炉的构造、降低污染物的排放提供技术方案。

SOLUTION

主要挑战

  • 需要考虑煤粉颗粒大小、喷射速度、喷射范围等多重因素对燃烧效果的影响
  • 需要考虑煤粉颗粒喷射燃烧过程中的水分蒸发、挥发物产生和热解
  • 需要考虑到颗粒表面发生多重化学反应、煤粉颗粒燃烧过程的热辐射
  • 对氮氧化物物的减排提供方案

解决方案

  • 采用ANSYS Fluent的DPM模型,用combusting particle和particle parcel的方法模拟流体域大量煤粉的喷射,并且可以对颗粒的分布、喷射速度、范围等参数进行任意设置和考查
  • 采用DPM中的wet combustion模型对燃烧过程中煤粉的水分蒸发进行模型;采用multiple reaction模型模拟颗粒表面的多重化学反应,并用DO模型考虑颗粒燃烧过程中的热辐射
  • 对污染物NOx生成模型,对thermal,prompt和fuel途径产生的氮氧化物进模拟

结论

  • 得到了煤粉颗粒喷射性质对燃烧效果的影响
  • 模拟了煤粉燃烧过程的水分蒸发、挥发物产生和热解。考虑了固相颗粒表面的多重化学反应

CUSTOMER BENEFITS

  • 基于多种喷射条件的组合分析结果,优化最佳的设计设备参数,使得燃烧效能提高,又同时降污染物的排放,减小燃烧带来的潜在环境问题,降低能耗和环境污染

附图

图1 不同氧气浓度下的温度分布

图2 不同氧气浓度下的氮氧化物分布

图3 燃烧颗粒运动轨迹