Chemkin模拟煤粉烟气循环对氮氧化物产量的影响

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了烟气循环模型在富氧煤粉燃烧中的应用，通过Zwietering法模拟了挥发分N和再循环NO的转化过程。研究利用CHEMKIN软件，结合PSR和PFR模型，模拟了带烟气再循环的O2/CO2气氛煤粉燃烧中燃料N的转化。通过模型参数设置和结果分析，探讨了不同氛围条件下温度对N元素转化率的影响，为深入理解富氧煤粉燃烧条件下NOx的生成与还原机理提供了有益参考。

1 烟气循环模型

由于煤粉燃烧中N化学反应的时间尺度和一、二次氧化剂的混合时间尺度在同一个数量级,模型需要一个适合的混合过程描述。采用的Zwietering法认为二次氧化剂(携带大部分氧气)将逐渐被引入到一次氧化剂(煤粉携带气)中,模拟了挥发分N和再循环NO由富燃的还原性气氛到贫燃的氧化性气氛的转化过程。在次烟煤热解过程中,随着温度升高,挥发分中碳黑与焦油的总量不变,但碳黑所占份额增加,因此这里近似假定所有的焦油裂解为碳黑和H2,且忽略挥发分中小分子碳氢化合物反应形成的碳黑。实际的富氧煤粉燃烧锅炉采用60%左右的烟气再循环(FGR)来调节燃烧的氧气浓度、炉膛燃烧温度和炉内烟气量。为了进一步研究实际富氧煤粉燃烧条件下NOx的生成与还原机理,采用CHEMKIN软件模拟了带烟气再循环的O2/CO2气氛煤粉燃烧时燃料N的转化,如图1所示。

图1 烟气再循环模型

2 模型参数设置

PSR模型设置成FIX GAS TEMPERATURE求解类型，在实际的工业模型中代表预热过程，同时在PSR模型反应器界面设置好对应的压力、温度等工况条件。此模型中只有一个气体入口，因此PSR模型的反应物质浓度的设置将会与接下来的PFR模型保持一致。

图2 PSR模型设置

PFR模型中，发生了化学反应，因此PFR中要进行能量方程的求解。PFR模型中壁面温度设置的要高一点，这样可以保证反应进行。

图3 PFR模型设置

将PFR模型设置好后，需要设置烟气循环比例，烟气循环到PSR和出口中的比例加和应为100%。

图4 气体分离器设置

3 结果分析

根据计算结果可以计算出不同氛围条件下的N元素转化率，如图5所示。

图5 O2/CO2气氛下温度对CRNO的影响