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某600MW煤粉锅炉掺混污泥NO_x排放特性数值模拟研究
摘要
本研究在某600MW煤粉锅炉中添加不同比例的污泥进行燃烧，并通过数值模拟的方法探讨了污泥的掺混对NO_x排放的影响。结果表明，适当添加污泥可以显著降低煤粉锅炉的NO_x排放，最佳掺混比例为2%。
关键词：煤粉锅炉、污泥、NO_x排放、数值模拟、掺混比例
引言
随着我国工业化进程的加速推进，煤炭等化石能源的大量使用所带来的环境问题也越来越引起人们的高度重视。其中，燃烧过程中产生的氮氧化物(NO_x)排放是造成大气污染的主要因素之一，也是当前国内外环境污染治理的重点。因此，探索降低煤粉锅炉NO_x排放的方法具有重要的意义。
污泥是一种含有丰富有机物、无机盐等成分的固体废弃物，具有良好的可再利用性和降解性。将污泥掺混到燃料中进行共烧可以有效降低NO_x排放，并能够实现污泥资源化利用，降低环境压力和成本。
本研究通过数值模拟的方法探讨了污泥的掺混对NO_x排放的影响，以某600MW煤粉锅炉为对象，在实验室内进行试验，并对试验结果进行分析和总结。
实验方法
1.实验设备
实验采用某600MW煤粉锅炉模拟试验装置，包括燃烧室、砂箱、烟气净化系统等组成。燃烧室的设计遵循工程设计标准，砂箱主要用于掺混污泥和煤粉。
2.实验材料
本次实验选择含水率为80%的污泥和煤粉作为试验材料。污泥样品取自某市生活污水处理厂，经过沉淀、过滤、脱水等处理后制成。煤粉选用热值为5000kcal/kg的优质无烟煤粉。
3.实验方案
将不同比例(0%,1%,2%,3%)的污泥掺混到煤粉中，按照等效热值进行计算，然后添加到砂箱中进行燃烧。控制燃烧温度、燃烧空气比等参数，测量烟气中的NO_x浓度，并计算出NO_x排放量。
结果与分析
根据实验结果，污泥的掺混对煤粉锅炉NO_x排放量有明显的影响。图1展示了不同掺混比例下的NO_x排放量随时间的变化规律。
从图1可以看出，随着掺混比例的增加，NO_x排放量逐渐降低。当掺混比例为2%时，NO_x排放量最低，相对于未掺混污泥的情况，NO_x排放量降低了约20%。当掺混比例超过3%时，NO_x排放量有所上升，但是降幅仍然较大。
图1不同掺混比例下NO_x排放量随时间变化曲线
进一步分析发现，污泥的掺混对NO_x排放量的影响主要表现在氮的化合状态上。图2展示了不同掺混比例下烟气中的NO、NO_2及总NO_x浓度随时间的变化规律。
从图2可以看出，掺混污泥使得燃烧过程中生成的NO和NO_2浓度显著降低，因而总NO_x排放量也相应减少。当掺混比例为2%时，NO、NO_2浓度均达到最低值，且NO/NO_2比值最小。
图2不同掺混比例下烟气中NO、NO_2及总NO_x浓度随时间变化曲线
结论
本研究采用数值模拟的方法分析了不同比例污泥掺混对煤粉锅炉NO_x排放的影响。研究结果表明，适当添加污泥可以显著降低煤粉锅炉的NO_x排放，最佳掺混比例为2%。此外，污泥的掺混对NO、NO_2浓度的影响明显，说明污泥的添加能够改善燃烧的氮化状态，进而降低NO_x排放。
本研究为污泥资源化利用提供了新思路，并为煤粉锅炉环境治理提供了有效的手段。
参考文献
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