洁净煤技术

作者：吴晓峰, 范卫东

关键词：富氧燃烧,煤燃烧,气体辐射,灰气体加权模型

富氧燃烧过程中，由于使用再循环烟气代替空气中的N2 作为稀释剂，烟气中存在大量的CO2 和H2O。CO2 和H2O 作为非极性三原子分子，具有N2 所没有的辐射能力，导致富氧燃烧中气体辐射特性发生变化。在数值模拟过程中，气体辐射模型是一个重要的子模型。已有前人提出多种修改过后适用于富氧燃烧的气体辐射模型，但是不同气体辐射模型在不同富氧燃烧工况数值模拟中的影响尚未有统一研究。为了研究不同炉型下，气体燃烧和煤粉燃烧中气体辐射模型对燃烧换热模拟结果的影响，通过编程，将一种考虑CO影响的气体辐射模型以及文献中的六种典型气体辐射模型耦合入数值模拟计算。结果表明：在气体富氧燃烧中，气体辐射模型影响了火焰结构。同时，燃烧温度分布有所变化，不同模型结果之间差别最高可到500K。气体与壁面之间的辐射换热也被大大影响。气体辐射模型对炉膛中心火焰区域影响较大，而对非火焰区域影响较小。在煤粉富氧燃烧过程中，当有效辐射层厚度在0.3m 左右时，比如在100kW 下行炉中，气体辐射模型对煤粉燃烧数值模拟结果几乎没有影响。这可能是因为颗粒辐射在辐射换热计算中占主导地位。而当有效辐射层厚度在16m 左右时，比如1000MW 塔式炉中，气体辐射模型对炉内切圆燃烧火焰温度以及组分浓度影响较大，温度差别可到100K 左右。而气体辐射模型对炉膛中心模拟结果没有影响。

来源：2021年第02期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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