摘要：對350 MW電站四角切圓煤粉鍋爐燃燒過程和煤粉燃燒器氣固兩相流的數值計算表明，常規濃淡煤粉生物質顆粒燃燒機的雙通道速度差為6～9 m．s-l，因此，提出了等速型濃淡煤粉燃燒器的概念．等速型濃淡煤粉生物質顆粒燃燒機比常規直流煤粉生物質燃燒機可減少21. 8%的N魄排放，比常規濃淡煤粉生物質燃燒機也可降低11. 3%的NO排放，

  常規濃淡煤粉生物質燃燒機（速度差濃淡生物質燃燒機）不論是PM(低污染物)然燒器、WR(寬調節比)生物質燃燒機，還是水平濃淡生物質燃燒機，它們都是依靠氣固慣性分離用來提高富燃料射流的煤粉濃度，而該機理使富燃料射流的空氣速度也隨之增大．同濟大學的試驗研究以及大量的工業性試驗結果表明‘卜2]：濃淡煤粉射流的空氣速度差為6～9 m．s-l，一次風的空氣速度越高，該速度差越大；濃淡生物質燃燒機的空氣速度分別為18，20，25 m．S-l時，其對應的濃淡煤粉射流的空氣速度差分別為：6.7，7.3，8.3 m．s-l．

    針對常規濃淡煤粉生物質燃燒機應用中存在的問題，提出等速型濃淡煤粉生物質燃燒機（等速型低N甌生物質燃燒機）的概念．等速型低N0。生物質燃燒機保持雙通道濃淡煤粉射流的固粒流率不變，濃淡雙通道的空氣速度相同，這對于提高生物質燃燒機噴嘴壽命、提高煤粉燃燒的穩定性、減小灰渣和飛灰可燃物、減小結渣和高溫腐蝕以及降低NO。排放濃度都將有很積極的作用．

1  電站鍋爐簡介

    某電廠2號鍋爐是三菱公司20世紀80年代的產品，鍋爐蒸發量為1160 t．h-1，主蒸汽溫度為540℃，壓力為16.82 MPa，配用350 MW的凝汽式發電機組，單元布置，直流煤粉生物質燃燒機四角布置切向燃燒．主生物質燃燒機采用輕油點火，最大輕油生物質燃燒機容量約為總燃料量的5%.4縣升負荷和低負荷穩燃的重油生物質燃燒機的容量約為總燃料量的25%.爐膛寬度、深度為14.48 m，折煙角的傾角為50。，仰角為30。，深度為2. 74 m. -次風噴嘴截面尺寸為0.35 mx0.46m，周界風寬度為0. 065 m，二次風噴嘴截面尺寸為0.58 m×0.72 m．一二次風中心距為0.734 m，煤粉生物質燃燒機分5段布置，一次風噴嘴從下往上編號分別為G，H，I，J，K，爐膛火焰高度為24.07 m.

2計算方法

    生物質燃燒機的上端和下端過渡截面采用四面體網格，其余均為六面體結構網格，爐膛縱截面和生物質燃燒機橫截面的網格劃分如圖1所示，計算網格數19.8萬個．

    爐內數值模擬中，氣相湍流采用Realizable k-e模型，煤粉顆粒相采用隨機軌道模型，輻射換熱模型采用Discrete Ordinate模型，揮發分燃燒采用旋渦破碎模型，焦炭燃燒采用擴散一動力模型，數值試驗的計算過程中忽略快速型NO。，只考慮熱力型NO。和燃料型NO。．同時考慮HCN和炭粒表面對NO的還原作用．

3生物質燃燒機運行參數

    鍋爐燃燒大同煙煤，滿負荷(350 MW)計算5層生物質燃燒機G，H，I，J，K均勻投煤，均等配風，過量空氣系數取為1.2，生物質燃燒機運行參數見表1．

4計算結果與分析

    爐膛截面平均溫度和爐膛截面最高溫度隨高庋的變化關系分別如圖2a，2b所示．可以看出，爐膛截面平均溫度在生物質燃燒機區域為1400 K左右，生物質燃燒機下部的平均溫度較高，生物質燃燒機上部的平均溫度最大，常規直流煤粉生物質燃燒機的截面平均溫度在爐膛上部區域較大，等速型濃淡煤粉生物質燃燒機和速度差濃淡煤粉燃燒器的爐內平均溫度分布基本相同；爐膛截面最高溫度沿爐膛高度分布的最大值出現在生物質燃燒機區域，常規直流煤粉生物質顆粒燃燒機的爐膛截面最高溫度較大，等速型濃淡煤粉生物質顆粒燃燒機和速度差濃淡煤粉生物質顆粒燃燒機的爐膛截面最高溫度分布基本相同．

    爐內煙氣的截面平均上升速度和平均湍動能沿高度的變化關系分別如圖3a，3b所示，可以看出，在生物質顆粒燃燒機區域，煙氣截面平均上升速度隨高度增大而增大，爐內主燃燒區的煙氣上升速度為12 m．s-l左右，常規直流煤粉生物質顆粒燃燒機的煙氣截面平均上升速度較大，等速型濃淡煤粉生物質顆粒燃燒機和速度差濃淡煤粉燃燒器的煙氣截面平均上升速度分布基本相同；煙氣截面平均湍動能在生物質顆粒燃燒機區域隨高度增大而增大，在生物質顆粒燃燒機上部達到最大值，常規直流煤粉生物質顆粒燃燒機的煙氣截面湍動能較大，等速型濃淡煤粉生物質顆粒燃燒機和速度差濃淡煤粉生物質顆粒燃燒機的煙氣截面平均湍動能分布基本相同．

    爐膛截面平均NO。體積分數和爐膛截面最大NO。體積分數隨高度的交化關系分別如圖4a，4b所可以看出，爐膛截面平均NO。體積分數在主燃燒區域基本不變，爐膛截面最大NO。體積分數沿高度分布的最大值出現在生物質顆粒燃燒機區域，這說明煤粉鍋爐的NO。生成主要發生在生物質顆粒燃燒機區域，對于爐膛出口的NO。體積分數，等速型濃淡煤粉生物質顆粒燃燒機比常規直流煤粉生物質顆粒燃燒機降低了21. 8%，而雙通道速度差為8第4期安恩科，等：濃淡煤粉生物質顆粒燃燒機雙通道速度差對NO。排放的影響的常規濃淡煤粉生物質顆粒燃燒機比常規直流煤粉燃燒器僅降低了11.8%．

    (1)帶規濃淡煤粉生物質顆粒燃燒機雙通道的速度差為6～9 m．S-l，這與氣固兩流模型試驗和前人的工業

試驗結果一致．

    (2)在350 MW電站鍋爐上采用等速型濃淡煤粉生物質顆粒燃燒機比常規直流煤粉生物質顆粒燃燒機可降低NO。排放21. 8%．

    (3)在350 MW電站鍋爐上采用等速型濃淡燃燒器比常規濃淡煤粉生物質顆粒燃燒機可降低N（X排放11.3%．