煤粉燃烧器日益提高的环保要求

   的煤粉工业锅炉是传统燃煤工业锅炉的升级换代产品，其燃料燃尽率接近,锅炉热效率达到88%左右，具有   节能、污染排放低、启停便捷、负荷调节性好等优点，受到不少用户的好评。尤其煤粉工业锅炉的炉膛所具有的低温运行特点，如果能应用燃烧器空气分级和烟气再循环等低氮燃烧技术，则可以在不使用复杂昂贵的非选择性催化还原(SNCR)烟气脱硝技术与选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术的前提下实现Nx的低排放，满足日益提高的环保要求。目前，我国已有大量煤粉工业锅炉投入运行，由此可见煤粉工业锅炉具有良好的发展前景。

煤粉工业锅炉容量在40t/h以下时，从降低NOx排放的尾度出发，在锅炉炉顶或炉底布置单个燃烧器的方案较为合理，这样可以燃烧器火焰能以炉膛中心为对称，燃烧器各个风道出来的风与煤粉可以较好贯彻低温低氧设计意图，地组织还原性气氛和降低火焰峰值温度；同时充分利用整个炉膛高度，对燃尽有利。以长期致力于煤粉工业锅炉的德国为例，其多款工业锅炉产品都采用了燃烧器炉膛顶部布置的方案。燃烧器炉膛顶部布置方案相比，燃烧器炉底布置的方案较少。从理论上分析，燃烧器炉底布置有下列优点:煤粉燃烧时穿过整个炉膛，燃尽时间   长，飞灰含碳量低；燃烧器离地面   近，便于安装与检修；一次风管道短弯头少，且位置靠下，可减少一次风机耗电量；炉膛顺向高温拔风增强，可减少引风机耗电量等。

但炉底布置也可能带来炉膛结渣等问题，因此目前投入使用的工业锅炉不多，其具体布置方案与运行参数设置尚有待深入研究。

利用CFD技术对不同工况下锅炉与燃烧器流场进行模拟是目前缺乏实验数据情况下研究与优化燃烧器的方法，面且对于氮氧化物等较难在炉内测量的成分面言，数值模拟可以详细地反映出其在炉内的产生过程，因此该方法已普遍用于炉内燃烧过程的研究。近年来，英、美等   均已对锅炉炉膛内三维两相流动和煤粉燃烧进行模拟，探讨将数值模拟用于炉膛的优化的途径，国内相关高校也借助CFD软件平台模拟煤粉锅炉的燃烧，模拟结果和实测值较为吻合，为锅炉的优化改造提供了参考。

鉴于上述研究现状，本文拟运用商业CFD软件STAR-CCM+对某燃烧器炉底布置的煤粉工业锅炉进行数值模拟研究，计算炉内的流场、温度场、氧气浓度分布与氮氧化物浓度分布，分析一次风风速、二次风风速与二次风旋流强度对流场的影响，为后续燃烧器炉底布置的煤粉工业锅炉的设计及优化提供指导。