焦炉燃烧室内NOx生成和还原机理的数值模拟研究

发布时间：2023-02-12 19:15

　　随着我国工业水平的快速发展,对焦炭的需求量日益增多。焦炉作为炼制焦炭的重要设备,其使用量逐年增长。然而,我国庞大的焦炉基数造成了严重的大气污染且焦炉烟气NO_x含量较低,采用传统的烟气脱硝技术经济性较差。因此降低焦炉炉内NO_x生成显得至关重要。当前,国内焦炉主要通过单独采用分段燃烧或烟气再循环的方法来降低焦炉炉内NO_x生成量,采用分段燃烧与烟气再循环联用技术未见报道。同时由于焦炉热过程、NO_x生成及还原机理比较复杂,影响因素也没有得到全面的考量。本文以某大容积7m焦炉为研究对象,利用CFD数值模拟软件来探究炉膛结构参数、配风比例、烟气循环倍率、二级燃料供入方式等对焦炉燃烧室内燃烧特性及NO_x产生过程的影响,并对NO_x生成及还原机理进行阐述。通过改变空气供入位置、调节风量供入比例等影响因素得出:空气分级燃烧技术会抑制主燃区燃烧水平,降低炉内温度,同时改变炉内还原性气氛区的大小进而影响NO_x生成量和还原量,拉伸火焰高度提高炉内温度分布均匀性...

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中文摘要
ABSTRACT
1.绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 NO_x概述
        1.2.1 热力型NOx

        1.2.2 快速型NO_x

        1.2.3 燃料型NO_x

        1.2.4 NO_x的抑制方法
    1.3 低氮燃烧技术
        1.3.1 空气分级
        1.3.2 燃料分级
        1.3.3 烟气再循环
        1.3.4 浓淡偏差燃烧
        1.3.5 低NO_x燃烧器
    1.4 炼焦炉简介
        1.4.1 炼焦炉发展史及方向
        1.4.2 炼焦炉基本结构及工作过程
    1.5 国内外研究现状
        1.5.1 焦炉燃烧数学模型
        1.5.2 焦炉NO_x生成数学模型
        1.5.3 焦炉低氮燃烧技术
    1.6 研究内容
    1.7 本章小结
2.CFD数值模拟软件简介
    2.1 FLUENT软件概述
    2.2 CFD辅助软件
    2.3 本章小结
3.焦炉燃烧室数理模型建立
    3.1 物理模型及网格划分
    3.2 数学模型
        3.2.1 焦炉燃烧室基本控制方程
        3.2.2 燃料燃烧模型
        3.2.3 NO_x生成模型
        3.2.4 初始条件及边界条件
    3.3 模型的数值求解过程
    3.4 网格无关性检验
    3.5 本章小结
4.数值模拟结果与分析
    4.1 空气分级对燃烧室内NO_x生成及还原的影响
        4.1.1 空气分两段供给对温度及NO_x的影响
        4.1.2 空气分三段供给对温度及NO_x的影响
    4.2 烟气再循环对燃烧室内NO_x生成及还原的影响
        4.2.1 烟气通入位置对温度及NO_x分布的影响
        4.2.2 烟气循环倍率对温度及NO_x分布的影响
    4.3 燃料分级对燃烧室内NO_x生成及还原的影响
        4.3.1 燃料分级位置对温度及NO_x分布的影响
        4.3.2 焦炉煤气与高炉煤气配比对温度及NO_x分布的影响
    4.4 三种焦炉低氮燃烧技术综合分析
    4.5 本章小结
5.结论及展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
附录 A 控制方程符号含义表
致谢
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本文编号：3741669

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