劉　杰，　黃勇理，　曾天成，　柳朝暉，　鄭楚光

(華中科技大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院，煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430074)

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典型富氧風(fēng)煙燃燒系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)建模研究

劉杰，黃勇理，曾天成，柳朝暉，鄭楚光

(華中科技大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院，煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430074)

針對(duì)以CO2減排為主要目的的富氧燃燒電站鍋爐，對(duì)其風(fēng)煙燃燒系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)過(guò)程循環(huán)煙氣量和煙氣組分體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行建模分析，給出了風(fēng)煙燃燒系統(tǒng)運(yùn)行工藝參數(shù)和煙氣調(diào)節(jié)變量之間的相互作用關(guān)系.結(jié)果表明：由模型所得煙氣各組分體積分?jǐn)?shù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的吻合度較高，兩者誤差在5%以內(nèi)；該模型為富氧燃燒系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行優(yōu)化提供了合理有效的定量依據(jù),同時(shí)也為風(fēng)煙燃燒系統(tǒng)相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的測(cè)點(diǎn)配置、儀表選型、變量調(diào)節(jié)和設(shè)備操控提供參考.

CO2捕集； 風(fēng)煙循環(huán)； 煙氣組分； 穩(wěn)態(tài)模型； 富氧燃燒

符號(hào)說(shuō)明：

qV,recycle,1——一次循環(huán)風(fēng)量，m3/h

qV,recycle,2——二次循環(huán)風(fēng)量，m3/h

qV,coal——入爐燃料量(煤粉)，m3/h

qV,O2——總氧體積流量，m3/h

qV,O2,react——燃燒消耗氧體積流量，m3/h

α2——產(chǎn)物CO及H2O耗氧比，%

qV,out,f——爐膛出口煙氣量，m3/h

φCO2,f——爐膛出口CO2體積分?jǐn)?shù)，%

φother,f——爐膛出口CO/SO2/NOx體積分?jǐn)?shù)，%

qV,out,g——煙氣處理系統(tǒng)出口煙氣量，m3/h

φCO2,g——煙氣處理系統(tǒng)出口CO2體積分?jǐn)?shù)，%

φH2O,g——煙氣處理系統(tǒng)出口H2O體積分?jǐn)?shù)，%

qV,leak,g——煙氣處理系統(tǒng)空氣泄漏量，m3/h

φO2,in,1——熱一次風(fēng)氧體積分?jǐn)?shù)，%

φO2,in,2——熱二次風(fēng)氧體積分?jǐn)?shù)，%

qV,leak,f——爐膛空氣泄漏量，m3/h

φO2——平均總氧體積分?jǐn)?shù)，%

φsystem——機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷，%

k1——CO2耗氧占據(jù)α1的比例，%

qV,H2O,f——爐膛出口H2O體積流量，m3/h

qV,CO2,f——爐膛出口CO2體積流量，m3/h

φH2O,f——爐膛出口H2O體積分?jǐn)?shù)，%

φO2,f——爐膛出口煙氣氧體積分?jǐn)?shù)，%

qV,H2O,g——煙氣處理系統(tǒng)出口H2O體積流量，m3/h

φO2,g——煙氣處理系統(tǒng)出口煙氣氧體積分?jǐn)?shù)，%

k3——CO2占脫除氣體體積比例，%

qV,remove,g——煙氣處理系統(tǒng)氣體脫除量，m3/h

qV,asu,1——一次風(fēng)理論供氧體積流量，m3/h

η——煙氣循環(huán)倍率，%

qV,asu,2——二次風(fēng)理論供氧體積流量，m3/h

qV,in——入爐風(fēng)粉混合物量，m3/h

β——燃料消耗比，%

α1——產(chǎn)物CO2/SO2/NO2耗氧比，%

k2——H2O耗氧占據(jù)α2的比例，%

qV,H2O,in——燃料帶進(jìn)水汽體積流量，m3/h

φN2,f——爐膛出口N2體積分?jǐn)?shù)，%

qV,O2,g——煙氣處理系統(tǒng)出口氧體積流量，m3/h

φCO,g——煙氣處理系統(tǒng)出口CO體積分?jǐn)?shù)，%

φN2,g——煙氣處理系統(tǒng)出口N2體積分?jǐn)?shù)，%

k4——煙氣處理系統(tǒng)脫水率，%

電站鍋爐富氧燃燒是一種可有效實(shí)現(xiàn)大規(guī)模碳減排的新型燃煤技術(shù)[1-2].富氧燃燒系統(tǒng)爐側(cè)風(fēng)煙燃燒系統(tǒng)與傳統(tǒng)空氣燃燒系統(tǒng)有較大區(qū)別，主要表現(xiàn)在富氧燃燒助燃劑通過(guò)高純度氧氣與循環(huán)煙氣混合成為組分濃度可變的入爐氣體，形成爐內(nèi)燃料燃燒條件，因而燃料燃燒前后煙氣各組分濃度調(diào)節(jié)和燃燒過(guò)程控制的復(fù)雜程度將大幅提升[3-4].富氧燃燒電站鍋爐借助煙氣循環(huán)實(shí)現(xiàn)CO2高濃度富集，從而滿足以碳減排為目標(biāo)的CO2高效捕集條件.

富氧燃燒電站鍋爐風(fēng)煙燃燒系統(tǒng)以閉式或半閉式循環(huán)[5]穩(wěn)定運(yùn)行之后，各運(yùn)行參數(shù)趨于穩(wěn)定，其中物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換在鍋爐運(yùn)行工況下也趨于平衡.筆者參照實(shí)際35 MW富氧燃燒電站鍋爐設(shè)計(jì)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同時(shí)參考放大的200 MW富氧燃燒系統(tǒng)[6-7]預(yù)可研設(shè)計(jì)，建立一套典型富氧燃燒電站鍋爐風(fēng)煙燃燒系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)煙氣流量和組分均衡模型，通過(guò)仿真計(jì)算為實(shí)際富氧燃燒系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行優(yōu)化提供指導(dǎo)，同時(shí)也為風(fēng)煙燃燒系統(tǒng)相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的測(cè)點(diǎn)配置、儀表選型、變量調(diào)節(jié)和設(shè)備操控提供定性和定量依據(jù).

1　建模目標(biāo)與依據(jù)

為有效提供富氧燃燒電站鍋爐系統(tǒng)操作和運(yùn)行優(yōu)化方面的技術(shù)指導(dǎo)，配合測(cè)量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，建立基于閉式循環(huán)煙氣流量和組分均衡的風(fēng)煙燃燒系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型.該模型采用機(jī)理建模法，依據(jù)風(fēng)煙燃燒過(guò)程傳熱傳質(zhì)基本平衡條件、物質(zhì)和能量守恒定律以及鍋爐原理和煤粉爐燃燒基本特性，在合理簡(jiǎn)化和假設(shè)的基礎(chǔ)上，形成較為完整的煙氣量及其組分變量的數(shù)學(xué)描述和相互作用關(guān)系；以實(shí)際系統(tǒng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，進(jìn)行了模型驗(yàn)證，模型精度滿足應(yīng)用要求.

2　模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化

圖1為35 MW富氧燃燒電站鍋爐的基本工藝流程[8].圖2給出風(fēng)煙燃燒系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型變量關(guān)系及其定義.結(jié)合圖1可見(jiàn),富氧燃燒電站鍋爐風(fēng)煙燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變量參數(shù)繁多，關(guān)聯(lián)耦合性強(qiáng).按照建模目的，可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行如下假設(shè)和簡(jiǎn)化：

(1) 將風(fēng)煙燃燒系統(tǒng)中各相關(guān)設(shè)備按功能區(qū)段進(jìn)行集中分段處理，包括燃燒室系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)(如空氣預(yù)熱器、電除塵器、引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)、煙氣換熱器、脫硫塔和冷凝器)以及一、二次風(fēng)機(jī)等3部分，所取計(jì)算節(jié)點(diǎn)為燃燒室進(jìn)口、燃燒室出口和煙氣處理系統(tǒng)出口.

(2) 深冷空分制氧濃度較高(97.5%以上)，模型中將氧氣視為100%純氧，忽略氬氣影響.工業(yè)環(huán)境空氣氧體積分?jǐn)?shù)取20.5%.

(3) 根據(jù)鍋爐實(shí)際穩(wěn)定運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，假定模型爐膛出口煙氣氧體積分?jǐn)?shù)維持在3%左右.根據(jù)試驗(yàn)采樣結(jié)果和煤質(zhì)分析確定燃燒產(chǎn)物的構(gòu)成，模型將燃燒化學(xué)反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)化為如產(chǎn)物耗氧比α1/α2、組分耗氧比k1/k2和脫除比k3/k4等參數(shù)，以上參數(shù)的具體取值參考試驗(yàn)和理論數(shù)據(jù)合理設(shè)定.

(4) NOx的生成機(jī)理有燃料型、溫度型和快速溫度型3種.考慮到35 MW富氧燃燒電站鍋爐實(shí)際運(yùn)行時(shí)爐膛最高溫度低于1 500 ℃，且快速溫度型NOx生成量所占比例較小(≤5%)[9]，模型中僅考慮燃料型NOx的生成，并假定燃料中的氮全部轉(zhuǎn)化為NOx，故僅有漏風(fēng)為模型中氮?dú)鈫我粊?lái)源.

圖1　富氧燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1　Structure diagram of the oxy-fuel combustion system

圖2　模型變量關(guān)系及定義Fig.2　Definition and relationship of model variables

(5) 假定模型中煙氣處理系統(tǒng)效率較高，可脫除煙氣中100%的SO2/SO3及NOx.

(6) 富氧燃燒時(shí)，一次循環(huán)煙氣一部分作為一次風(fēng)攜粉入爐，另一部分作為制粉系統(tǒng)(如倉(cāng)儲(chǔ)式系統(tǒng))的干燥風(fēng).模型中風(fēng)煙燃燒系統(tǒng)與制粉系統(tǒng)相互獨(dú)立，干燥風(fēng)可計(jì)入排煙分量中(直吹式系統(tǒng)無(wú)此分量).

3　模型解析

以35 MW富氧燃燒電站鍋爐為建模研究對(duì)象，其煤質(zhì)參數(shù)見(jiàn)表1.

表1　煤質(zhì)參數(shù)

3.1系統(tǒng)配風(fēng)數(shù)學(xué)描述

模型中參數(shù)包括入爐燃料量、燃燒反應(yīng)所需氧氣量、承擔(dān)攜粉入爐功能的一次風(fēng)量、共同形成燃燒氛圍的二次風(fēng)量及保證鍋爐對(duì)流換熱的總煙氣量.

富氧燃燒一、二次風(fēng)由循環(huán)煙氣與氧氣混合而成.實(shí)際系統(tǒng)流量測(cè)點(diǎn)安裝在注氧器之后，一、二次循環(huán)煙氣量包含注氧流量.依據(jù)氧平衡,可得一、二次風(fēng)理論供氧體積流量為

(1)

(2)

入爐風(fēng)粉混合物量為

(3)

入爐總氧體積流量為

(4)

鍋爐配風(fēng)平均總氧體積分?jǐn)?shù)為

(5)

煙氣循環(huán)倍率是表征富氧燃燒時(shí)進(jìn)入循環(huán)的煙氣占總煙氣體積的比例，其余煙氣或排入大氣或壓縮純化捕集.煙氣循環(huán)倍率為

(6)

3.2系統(tǒng)煙氣量及CO2、O2體積分?jǐn)?shù)數(shù)學(xué)描述

入爐可燃物與部分氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成煙氣從爐膛尾部排出.由化學(xué)計(jì)量數(shù)可知，1倍量值氧氣生成1倍體積的CO2/SO2/NO2，1倍量值氧氣生成2倍體積的CO/H2O，則爐膛出口煙氣量為

(7)

其中α1+α2=1(α1、α2與煤種及燃燒狀況有關(guān)，當(dāng)燃料完全燃燒時(shí)，據(jù)表1煤質(zhì)參數(shù)可得Min(α2)=16.7%，則α2≥16.7%)，β與燃料種類(lèi)有關(guān)，文中設(shè)定β≥95%.

爐膛出口煙氣氧體積分?jǐn)?shù)的高低體現(xiàn)了過(guò)量氧氣系數(shù)的大小以及燃料燃燒是否充分.

(8)

爐膛出口CO2由2部分構(gòu)成，一部分由燃料燃燒生成，另一部分由一、二次循環(huán)煙氣引入，即

(9)

其中，由元素分析可估算k1≈98.9%.

爐膛出口CO2體積分?jǐn)?shù)為

(10)

富氧燃燒系統(tǒng)的漏風(fēng)主要是指系統(tǒng)負(fù)壓區(qū)段影響CO2富集的內(nèi)漏，正壓區(qū)段的外漏在實(shí)際運(yùn)行中容易被發(fā)現(xiàn)、處理和控制，且大部分區(qū)段外漏可作為排煙看待，為合理簡(jiǎn)化，故不考慮外漏.富氧燃燒時(shí)，為防止?fàn)t膛漏風(fēng)降低尾部CO2的富集濃度，采取微正壓運(yùn)行，但即使鍋爐采用微正壓運(yùn)行，省煤器、空氣預(yù)熱器、尾部煙道、電除塵器、引風(fēng)機(jī)、冷凝器、脫硫和除濕等工藝設(shè)備或流程區(qū)段仍處于較低負(fù)壓區(qū)段，不可避免存在內(nèi)漏.故煙氣處理系統(tǒng)出口煙氣量為

(11)

煙氣處理系統(tǒng)出口氧體積流量由空氣泄漏氧量和煙氣原氧量構(gòu)成，即

(12)

煙氣處理系統(tǒng)出口煙氣氧體積分?jǐn)?shù)為

(13)

煙氣處理系統(tǒng)出口CO2體積分?jǐn)?shù)為

(14)

實(shí)際系統(tǒng)采用雙堿法脫硫，不可避免會(huì)消耗部分CO2，文中假定k3≤3%.

3.3煙氣中H2O體積分?jǐn)?shù)數(shù)學(xué)描述

燃料帶進(jìn)水汽體積流量可根據(jù)元素成分摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)推算：qV,H2O,in≈0.05×qV,coal.富氧燃燒模式下?tīng)t膛出口水分由3部分構(gòu)成：一是燃料攜帶，二是循環(huán)煙氣引入，三是燃料燃燒生成.爐膛出口H2O體積流量為

(15)

根據(jù)煤種元素構(gòu)成及燃燒狀況，可假定k2≥95%.

爐膛出口H2O體積分?jǐn)?shù)為

(16)

富氧燃燒時(shí)煙氣H2O體積分?jǐn)?shù)較高，進(jìn)行冷凝、除濕后的煙氣中H2O體積分?jǐn)?shù)為

(17)

(18)

依據(jù)模型調(diào)試需要，假定k4≥75%.

3.4煙氣中N2體積分?jǐn)?shù)數(shù)學(xué)描述

富氧代替空氣作為助燃劑，大大減少了煙氣中氮?dú)獾暮?，但漏風(fēng)仍然帶入部分氮?dú)?爐膛出口氮?dú)庥蔂t膛本體漏風(fēng)和循環(huán)煙氣中氮?dú)饨M成，其體積分?jǐn)?shù)為

(19)

煙氣處理系統(tǒng)出口N2體積分?jǐn)?shù)為

(20)

3.5模型約束條件

出于系統(tǒng)運(yùn)行安全性考慮，燃燒室平均總氧體積分?jǐn)?shù)取值范圍為21%≤φO2≤32%.循環(huán)煙氣量需要滿足建立燃燒輻射傳熱區(qū)多相流場(chǎng)、保證對(duì)流換熱面熱交換、完成一次風(fēng)攜粉入爐3大要求，且考慮到注氧安全問(wèn)題，需要將二次風(fēng)空分純氧體積分?jǐn)?shù)稀釋至38%以下，故循環(huán)煙氣量在特定負(fù)荷下有一定的下限.然而，過(guò)大的循環(huán)煙氣量會(huì)導(dǎo)致燃燒室火焰中心后移，使過(guò)熱器和空氣預(yù)熱器等設(shè)備單元面臨超溫考驗(yàn).因此，富氧燃燒時(shí)循環(huán)煙氣量存在一個(gè)合理的范圍，根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)，可用煙氣循環(huán)倍率進(jìn)行表征：65%≤η≤85%.

爐膛出口煙氣組分為CO2、CO、H2O、O2、N2、NOx和SO2，其中CO、NOx和SO2體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較小，文中將其總和記為φother,f.經(jīng)過(guò)煙氣處理系統(tǒng)脫硫脫硝后，出口煙氣組分為CO2、CO、H2O、O2和N2.系統(tǒng)煙氣組分存在質(zhì)量守恒約束條件：

(21)

(22)

4　模型驗(yàn)證

4.1穩(wěn)態(tài)工況下仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比

模型參照35 MW富氧燃燒電站鍋爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在鍋爐燃燒及風(fēng)煙循環(huán)過(guò)程物料平衡方程和相關(guān)數(shù)學(xué)約束條件的基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)配風(fēng)量、燃燒化學(xué)計(jì)量關(guān)系和煙氣各組分體積分?jǐn)?shù)3方面建立干循環(huán)風(fēng)煙燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模型.為驗(yàn)證該模型的置信度，在分布式控制系統(tǒng)(DCS)中選取富氧燃燒干循環(huán)模式下某一穩(wěn)態(tài)工況3組采樣時(shí)間間隔大于1 h的運(yùn)行操作數(shù)據(jù)，將其作為模型輸入激勵(lì)，得到模型響應(yīng)

結(jié)果.分別計(jì)算試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)和仿真響應(yīng)數(shù)據(jù)相對(duì)于DCS儀表量程的占比，歸一處理后，進(jìn)行實(shí)測(cè)值占比與模擬值占比的比較.

表2給出了富氧燃燒干循環(huán)模式下穩(wěn)定燃燒時(shí)所選工況3個(gè)時(shí)間點(diǎn)的基本參數(shù).表3給出了將該工況參數(shù)代入上述模型計(jì)算后得到的結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比.

表2富氧燃燒干循環(huán)模式下所選工況的參數(shù)

Tab.2Basic parameters in dry flue gas circulation mode with oxy-fuel combustion

參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值入爐燃料量/(t·h-1)4.53機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷/%85熱一次風(fēng)氧體積分?jǐn)?shù)/%21.5二次循環(huán)煙氣量/(m3·h-1)t114825t215563t315219熱二次風(fēng)氧體積分?jǐn)?shù)/%37.6系統(tǒng)漏風(fēng)率/%1平均總氧體積分?jǐn)?shù)/%27.5一次循環(huán)煙氣量/(m3·h-1)t14979t25054t34953

表3　模型數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比

從表3可以看出，當(dāng)輸入表2中穩(wěn)態(tài)工況下3個(gè)時(shí)間點(diǎn)的參數(shù)后，經(jīng)模型計(jì)算得出的結(jié)果與實(shí)測(cè)值歸一化處理后非常接近.二次風(fēng)理論供氧體積流量偏差稍大，這是因?yàn)槟Ｐ椭兴惴ㄅc實(shí)際DCS系統(tǒng)中流量溫壓密度補(bǔ)償算法不同，其偏差在可接受范圍內(nèi).至于煙氣各組分體積分?jǐn)?shù)的差異，可能是因?yàn)楸灸Ｐ蜑楹?jiǎn)化計(jì)算采用了部分假設(shè)，也可能是因?yàn)閷?shí)際測(cè)量?jī)x表存在誤差，故二者不能完全一致，但各組分體積分?jǐn)?shù)差值依然在5%以內(nèi)，吻合度較高.綜上所述，所建立的模型具有較好的置信度，能夠準(zhǔn)確反映富氧燃燒干循環(huán)模式下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的煙氣狀態(tài).

4.2仿真計(jì)算應(yīng)用實(shí)例

煙氣CO2體積分?jǐn)?shù)是富氧燃燒電站鍋爐碳捕集工藝的重要技術(shù)指標(biāo)，在此僅舉例說(shuō)明循環(huán)煙氣量或煙氣循環(huán)倍率對(duì)爐膛出口CO2體積分?jǐn)?shù)富集的影響.選用t3時(shí)刻實(shí)際工況的參數(shù)作為參考點(diǎn)，對(duì)循環(huán)煙氣量或煙氣循環(huán)倍率的變化進(jìn)行仿真計(jì)算.

仿真計(jì)算時(shí)，控制一次循環(huán)煙氣量和熱一次風(fēng)氧體積分?jǐn)?shù)不變，僅改變二次循環(huán)煙氣量，確保燃燒反應(yīng)氧消耗量與燃料燃燒理論氧消耗量相等(即燃料完全燃燒)，從而研究總循環(huán)煙氣量對(duì)煙氣組分的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3.圖3區(qū)域A中若干工作點(diǎn)為小范圍調(diào)節(jié)二次循環(huán)風(fēng)量，以盡可能維持仿真工作點(diǎn)與參考點(diǎn)的相似性，從而確保模擬結(jié)果可靠.區(qū)域A之外其余工作點(diǎn)則是二次循環(huán)風(fēng)量調(diào)節(jié)幅度較大時(shí)的結(jié)果.

圖3　總循環(huán)煙氣量對(duì)煙氣組分的影響

Fig.3Influence of total amount of gas circulation on flue gas component

從圖3可以看出，隨著總循環(huán)煙氣量的逐漸增加，爐膛出口CO2體積分?jǐn)?shù)、N2體積分?jǐn)?shù)及煙氣循環(huán)倍率均呈上升趨勢(shì)，爐膛出口H2O體積分?jǐn)?shù)逐漸降低，根據(jù)物料平衡方程，可以推測(cè)爐膛出口CO2體積分?jǐn)?shù)富集的裕度來(lái)自于煙氣不斷循環(huán)累積時(shí)H2O體積分?jǐn)?shù)的下降.

由此可見(jiàn)，在一定程度上可通過(guò)增加循環(huán)風(fēng)量來(lái)提高爐膛出口CO2體積分?jǐn)?shù)，與實(shí)際運(yùn)行二次循環(huán)風(fēng)量的調(diào)節(jié)結(jié)果一致.

5　結(jié)　論

(1) 建立了一種富氧風(fēng)煙燃燒系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型，將實(shí)際系統(tǒng)某穩(wěn)態(tài)工況下DCS系統(tǒng)采集參數(shù)作為模型輸入值，得到煙氣各組分體積分?jǐn)?shù)，并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明兩者吻合度較高，誤差在5%以內(nèi).

(2) 在富氧燃燒干循環(huán)模式穩(wěn)態(tài)工況下，系統(tǒng)漏風(fēng)一定時(shí)，適當(dāng)增加循環(huán)風(fēng)量，煙氣循環(huán)倍率增大，可使?fàn)t膛出口CO2體積分?jǐn)?shù)上升，爐膛出口H2O體積分?jǐn)?shù)下降.

(3) 模型依靠合理假定簡(jiǎn)化燃料燃燒過(guò)程，僅能在一定程度上體現(xiàn)煙氣組分體積分?jǐn)?shù)的變化，存在對(duì)燃燒化學(xué)反應(yīng)規(guī)律及其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程無(wú)法提供可靠支持等缺陷.

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Study on Steady-state Model of Typical Oxy-fuel Air/Gas Combustion Systems

LIUJie,HUANGYongli,ZENGTiancheng,LIUZhaohui,ZHENGChuguang

(State Key Laboratory of Coal Combustion, School of Energy and Power Engineering,Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)

For oxy-fuel combustion boilers aiming at reducing CO2emission, a steady-state model was established to measure the flow rate and component of the gas in the air/gas combustion system, and subsequently to find the interrelation between the system operating parameters and the governing way of gas variables. Results show that the gas flow rate and its component calculated by the model are close to actual measurements, with both errors less than 5%. The model is therefore proved to be reasonable and effective in providing quantitative basis for the design and running of oxy-fuel combustion systems, which may also serve as a reference for relevant measurement configuration, instrument selection, quantitative governing and device manipulation of air/gas combustion systems.

CO2capture; air/gas circulation; gas component; steady-state model; oxy-fuel combustion

2015-12-08

2016-01-27

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)資助項(xiàng)目(2011CB707300)；國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2011BAC0500)；湖北省科技廳資助項(xiàng)目(2015ACA051)

劉杰(1989-)，江蘇泰興人，碩士研究生，主要從事富氧燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行控制方面的研究.

黃勇理(通信作者)，副教授，研究生導(dǎo)師，電話(Tel.)：13697335500；E-mail：huangyl@mail.hust.edu.cn.

1674-7607(2016)09-0677-06

TK229

A學(xué)科分類(lèi)號(hào)：470.30