燃气锅炉掺氢燃烧氮氧化物排放机理数值模拟

作者：赵巧男; 刘雪敏; 刘峰; 徐洪涛^*; 刘兆海; 廖晓炜

来源：化工进展, 2023, 42(11): 5637-5647.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0016

• 燃气锅炉
• 氢
• 氮氧化物
• 敏感性分析
• 生产速率分析
• 数值模拟

工业燃气锅炉掺氢燃烧可减少含碳燃料的使用，但会引起NOx排放的增加。本文针对现有工业用HL75-2.5/260-Q型锅炉燃气掺氢燃烧特性展开详尽研究，探究NO和N2O的生成规律及减少路径，为后续掺氢燃烧低氮燃烧器开发提供依据。首先，基于甲烷详细反应机理Gri-mesh 3.0，对0～90%掺氢比的燃气燃烧特性及污染物生成特性进行模拟研究。其次，利用Chemkin建立该锅炉内部的化学反应器网络模型，研究了最佳掺氢比下的NO和N2O的生成路径、敏感性及生产速率特性。结果表明：在过量空气系数为1.2的情况下，随掺氢比增加炉膛内火焰高温区域增大，出口温度升高，出口NO由85.59mg/m3逐渐增多到249.85mg/m3;N2O呈现先减少后增加趋势，在掺氢比为0.2时N2O排放最少为0.16mg/m3;NO主要来源于基元反应R179 (N+O2=NO+O)和R180 (N+O2=NO+O),N2O主要来源于基元反应R185[N2+O(+M)=N2O(+M)]。

• 单位
  中国特种设备检测研究院; 上海理工大学