循环流化床锅炉氨煤混燃CPFD数值模拟优化研究：燃烧效率与污染物排放的平衡之道

本文针对全球碳减排需求，采用计算颗粒流体动力学(CPFD)方法对350MW循环流化床(CFB)锅炉高比例氨(NH3)-煤混燃进行数值模拟。研究发现：在过渡区附近注入NH3、采用16对置喷嘴+4切向角射流组合配置、减少水冷壁面积可提升NH3转化率1.55%，降低N2O排放10.34%，但会增加NO排放30.46%，为CFB锅炉清洁燃烧优化提供重要指导。

　　

Highlight

本研究采用计算颗粒流体动力学(CPFD)模拟350MW循环流化床(CFB)锅炉高比例氨煤混燃过程，通过分析NH₃喷射高度、射流配置模式和水冷壁面积对炉内温度场及尾气污染物(NH₃/NO/N₂O)的影响，揭示了燃烧效率与排放控制的平衡机制。

Effect of NH₃ injection elevation

图5展示了不同NH₃喷射高度下的炉温分布云图与轴向温度曲线。当NH₃在过渡区附近注入时，炉内呈现"低温核心-高温外围"的独特分布模式。有趣的是，旋风分离器入口温度会随喷射高度增加呈现"V"型变化趋势，这暗示着存在最优的NH₃混合区位。

Conclusions

1. 1.

   氨煤混燃能有效降低NO排放，但会引发N₂O排放增加这个"跷跷板效应"

2. 2.

   16对置喷嘴+4切向角射流组合使NH₃转化率提升，NOx排放降低11-13%，堪称"黄金配置"

3. 3.

   减少水冷壁面积就像"撤掉散热器"，虽能提升床温20-40°C促进NH₃燃烧，但会引发NO排放激增30.46%这个"温度悖论"

CRediT authorship contribution statement

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