洁净煤技术

作者：杨铁强, 曹建军, 张文振, 谢妍, 刘欣, 李明, 牛涛, 王赫阳

关键词：氨煤混燃,辐射传热,CO₂减排,灰色气体加权和模型

氨煤混燃是燃煤机组碳减排最具潜力的技术发展方向之一。但由于氨与煤在燃料热值、燃烧特性、燃烧产物成分及其辐射特性等方面均存在显著差异，氨煤混燃可能显著影响锅炉的传热分布和蒸汽参数，成为制约氨煤混燃在燃煤机组应用的潜在问题。为研究氨煤混燃对锅炉辐射传热特性的影响，构建了适用于氨煤混燃的三维CFD数值模型，并对氨煤混燃条件下的炉膛流场、温度场及传热分布特性进行了数值模拟研究。由于在氨煤混燃条件下，烟气中CO2和H2O成分将随混氨比例在很宽的范围内变化，远超出目前煤燃烧CFD模型计算气体辐射吸收系数所普遍采用的Smith灰色气体加权和（Weighted-sum-of-gray-gases, WSGG）模型的适用区间，使计算无法准确体现炉内辐射气体成分变化对辐射传热的影响。为此，将适用于更宽烟气成分范围的Johansson WSGG模型结合进入CFD数值模型框架，使模型适用于锅炉氨煤混燃辐射传热的计算。在此基础上，对某600 MW锅炉不同混氨比例条件下的炉内流场、温度及辐射传热特性与纯煤燃烧工况进行了对比分析。研究结果表明，采用Simth WSGG模型计算炉内烟气辐射系数在高混氨比例下将显著高估水冷壁的辐射吸热量；在入炉总热值不变条件下，由于入炉空气量和炉内烟气量相近，氨煤混燃工况与纯煤燃烧工况具有相近的流场分布和温度分布。因此，低混氨比例下（< 20%）氨煤混燃不会显著影响锅炉水冷壁的辐射吸热量。

来源：2025年第5期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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