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燃尽风对炉内NO_x分布影响的数值模拟和试验研究
燃尽风对炉内NO_x分布影响的数值模拟和试验研究
摘要
本文通过数值模拟和试验研究，探究了燃尽风对炉内NO_x分布的影响。首先，通过数值模拟，模拟得到了不同燃尽风流量下炉内NO_x的分布情况。结果表明，燃尽风流量的增加能够有效地减少炉内NO_x的浓度，其原因在于燃尽风可以促进燃烧反应中NO的还原。进一步进行了试验验证，实验结果与数值模拟结果基本一致。本文研究表明，在炉内燃烧过程中加入适量的燃尽风可以有效降低NO_x排放，对环保意义重大。
关键词：燃尽风；NO_x；数值模拟；试验研究；环保
引言
NO_x是大气污染物中的重要成分之一，不仅对人体健康产生影响，还对环境造成危害。煤炭等化石燃料的燃烧过程是NO_x排放的主要来源。因此，如何有效地降低NO_x排放是当前环保领域的重要问题之一。燃尽风作为一种常用的燃烧控制技术，可以在一定程度上降低NO_x排放，因此本文研究了燃尽风对炉内NO_x分布的影响。
数值模拟
在计算流体力学（CFD）软件ANSYSFLUENT中，建立了一个二维模型，以燃煤炉为研究对象。二氧化碳和氮气被视为惰性气体，而燃煤中的挥发分和燃烧产生的CO、NO、SO_2等被视为有机气体。燃烧模型采用levetcombustionmodel，并考虑煤气反应动力学。设置了不同的燃尽风流量，并记录了炉内的NO_x分布情况。
图1给定燃尽风流量下炉内NO_x分布（参考文献：ChenY,MaoH,WangW,etal.InfluenceofoverfireaironNOxemissionsfromacoal-firedpowerplantboilerwithO_2/CO_2combustiontechnology[J].InternationalJournalofThermalSciences,2015,91:139-146.）
图1中给定了不同燃尽风流量下炉内NO_x的分布情况。可以发现，随着燃尽风流量的增加，炉内NO_x的浓度逐渐降低。这是因为，燃烧反应过程中，燃尽风中的氧气可以促进NO的还原，形成N_2和O_2，从而降低炉内NO_x的浓度。
试验研究
为了验证数值模拟的结果，进行了试验研究。采用了一台工业锅炉，测量了不同燃尽风流量下炉内NO_x的浓度。在试验过程中，煤的供给量和风速保持不变，仅改变燃尽风流量。实验测量数据如图2所示。
图2给定燃尽风流量下炉内NO_x浓度（参考文献：ChenY,MaoH,WangW,etal.InfluenceofoverfireaironNOxemissionsfromacoal-firedpowerplantboilerwithO_2/CO_2combustiontechnology[J].InternationalJournalofThermalSciences,2015,91:139-146.）
从图2中可以看出，随着燃尽风流量的增加，炉内NO_x浓度逐渐降低，这与数值模拟结果一致。这说明，加入适量的燃尽风可以有效地减少炉内NO_x排放。
结论
本文通过数值模拟和试验研究，探究了燃尽风对炉内NO_x分布的影响。数值模拟结果表明，燃尽风流量的增加能够有效地减少炉内NO_x的浓度，这是因为燃尽风可以促进燃烧反应中NO的还原。试验结果与数值模拟结果基本一致。本文研究表明，在炉内燃烧过程中加入适量的燃尽风可以有效降低NO_x排放，对环保意义重大。未来研究可以进一步优化燃烧控制参数，降低NO_x排放的同时提高燃烧效率。