王 俊，龍慎偉，馬同勝，牛勝利，王永征，韓奎華，路春美

(1.山東大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250061；2.山東豐源生物質(zhì)發(fā)電股份公司，山東 棗莊 277300)

0 引 言

目前生物質(zhì)與煤粉摻燒研究很多。王曉剛等[10]通過(guò)熱重試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，摻燒木屑有利于提高混合燃料的燃燒效率，增加木屑摻燒比例更有利于燃料燃盡。葉江明[11]發(fā)現(xiàn)摻混生物質(zhì)能減少NOx和SO2產(chǎn)生，且NOx和SO2質(zhì)量濃度隨著摻混比例的升高而減少。KAZAGIC等[12]研究了波斯尼亞煤摻燒木屑和芒草，認(rèn)為摻燒會(huì)生成更多CO，有利于還原NOx。

在數(shù)值模擬方面，PALLARéS等[13]研究了生物質(zhì)不同粒徑、摻混比例及噴口位置對(duì)爐內(nèi)燃燒的影響，發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)與煤混燃會(huì)略降低燃燒效率，生物質(zhì)噴口布置在低位，且生物質(zhì)粒徑0.5～1.0 mm時(shí)有利于燃料燃盡。張小桃等[14]通過(guò)研究煤粉爐耦合松木氣再燃過(guò)程，發(fā)現(xiàn)松木氣再燃可使NOx排放量減少28%以上。王凱[15]利用雙PDF模型模擬了生物質(zhì)從不同一次風(fēng)口噴入對(duì)鍋爐燃燒的影響，發(fā)現(xiàn)從生物質(zhì)最底層一次風(fēng)口噴入，NOx濃度下降更明顯。TAN等[16]對(duì)比了Fluent中污泥混燃的子模型，發(fā)現(xiàn)渦耗散模型可以更充分考慮水分對(duì)燃燒的影響，更適合污泥混燃。目前大多數(shù)學(xué)者采用PDF模型模擬煤粉摻燒生物質(zhì)，無(wú)法模擬燃燒過(guò)程中燃料水分析出對(duì)燃燒的影響，而渦耗散模型(Eddy-Dissipation Model，EDM)可以模擬燃料收到基為輸入條件，雖不能詳細(xì)考察基元反應(yīng)，但考慮了燃料中水分對(duì)燃燒的影響，相比PDF模型其模擬結(jié)果更貼近實(shí)際。

筆者采用渦耗散模型對(duì)660 MW鍋爐煤粉摻燒生物質(zhì)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。重點(diǎn)研究了生物質(zhì)噴入位置及生物質(zhì)粒徑對(duì)爐內(nèi)溫度場(chǎng)、組分濃度場(chǎng)和NOx排放的影響,以期為燃煤鍋爐實(shí)際摻燒生物質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 研究對(duì)象

研究對(duì)象為660 MW亞臨界參數(shù)、一次再熱、控制循環(huán)四角切圓燃煤鍋爐。鍋爐本體尺寸為56.995 m×16.440 m×19.558 m。鍋爐燃燒系統(tǒng)為中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，燃燒器每角布置6層一次風(fēng)噴口、7層二次風(fēng)噴口、2層頂燃盡風(fēng)噴口，且一次風(fēng)噴口與二次風(fēng)噴口間隔布置。爐膛整體結(jié)構(gòu)、燃燒器噴口布置和燃燒器四角切圓如圖1所示。

圖1 爐膛結(jié)構(gòu)、燃燒器噴口布置與燃燒器四角切圓示意Fig.1 Boiler structure and nozzle arrangement,and tangential arrangement of burners

2 數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法

2.1 數(shù)學(xué)模型

鍋爐實(shí)際燃燒過(guò)程中會(huì)形成很強(qiáng)的旋流，相比標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，k-ε模型更適合模擬帶有旋轉(zhuǎn)的湍流流場(chǎng)[17]，因此采用可實(shí)現(xiàn)k-ε模型模擬氣相湍流。煤與生物質(zhì)顆粒輸運(yùn)采用隨機(jī)顆粒軌道模型，該模型考慮了湍流波動(dòng)對(duì)顆粒軌跡的影響。采用雙步競(jìng)爭(zhēng)速率模型模擬揮發(fā)分的析出。焦炭燃燒采用動(dòng)力/擴(kuò)散控制模型。輻射傳熱計(jì)算采用P1法。離散方法均采用一階迎風(fēng)格式。PDF模型無(wú)法模擬煤粉摻燒生物質(zhì)過(guò)程中水分析出對(duì)燃燒的影響[18]，導(dǎo)致模擬結(jié)果比實(shí)測(cè)溫度高，而渦耗散模型中燃料以收到基為輸入條件，能更精確模擬煤粉與生物質(zhì)顆?；烊糩19]，因此采用渦耗散模型描述氣相燃燒過(guò)程。采用SIMPLE算法求解計(jì)算離散方程組的壓力和速度耦合，先計(jì)算獲得收斂的冷態(tài)流場(chǎng)，然后進(jìn)行熱態(tài)計(jì)算，最后基于收斂的流場(chǎng)計(jì)算NOx濃度。由于快速型NOx生成量小，本模擬的NOx主要考慮熱力型NOx和燃料型NOx，其中熱力型NOx基于Zeldovich機(jī)理[20]，燃料型NOx根據(jù)De Soete機(jī)理分為揮發(fā)分NOx和焦炭NOx[21]。

2.2 網(wǎng)格劃分

本模擬在ICEM軟件中建模并分區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。將鍋爐爐膛分為冷灰斗區(qū)域、主燃燒器區(qū)域和爐膛上部燃盡區(qū)。為了減少燃燒中偽擴(kuò)散影響，對(duì)主燃燒器及其噴口區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密處理。為了兼顧計(jì)算量與網(wǎng)格質(zhì)量，分別選用165萬(wàn)、235萬(wàn)、260萬(wàn)網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證，最終選用網(wǎng)格數(shù)為235萬(wàn)。網(wǎng)格質(zhì)量0.4～0.5占比僅0.2%，且沒(méi)有網(wǎng)格質(zhì)量小于0.4，滿(mǎn)足燃燒計(jì)算的要求。具體網(wǎng)格劃分如圖2所示。

圖2 鍋爐中心截面和燃燒器截面網(wǎng)格劃分Fig.2 Grid generation of the boiler centre sectionand burner section

2.3 邊界條件

一次風(fēng)、二次風(fēng)、燃盡風(fēng)均設(shè)為速度入口。出口采用壓力出口邊界條件，出口壓力設(shè)為-100 Pa。爐膛壁面采用標(biāo)準(zhǔn)壁面方程，無(wú)滑移邊界條件。熱交換采用溫度邊界條件。燃燒器附近壁面設(shè)為900 K。再燃區(qū)和燃盡區(qū)壁面溫度設(shè)為800 K。冷灰斗底部壁面溫度設(shè)為473 K，周?chē)诿鏈囟仍O(shè)為690 K。壁面輻射率均設(shè)為0.6[22]。

一方面，由于我國(guó)當(dāng)前大多數(shù)建筑產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展仍處于初級(jí)階段，在發(fā)展轉(zhuǎn)型方面仍存在諸多的不足和問(wèn)題，我國(guó)相關(guān)政府部門(mén)應(yīng)當(dāng)制定出一系列切實(shí)可行的相關(guān)政策制度，有效推動(dòng)我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代下建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。通過(guò)制定相應(yīng)的可行的實(shí)施細(xì)則和具體規(guī)劃，明確每個(gè)人的職權(quán)，對(duì)現(xiàn)代化建設(shè)所需的措施進(jìn)行有效的保障，從而搭建起高效的考核評(píng)價(jià)體系；另一方面，可以對(duì)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)項(xiàng)目建立專(zhuān)項(xiàng)資金，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行資金的撥付，或是對(duì)稅費(fèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏p免，通過(guò)一系列相應(yīng)的激勵(lì)政策引導(dǎo)并幫助傳統(tǒng)企業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)。同時(shí)建立互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)保障機(jī)制，凈化互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，有效加快建筑產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

煤粉和生物質(zhì)顆粒直徑均采用Rosin-Rammler分布，其中煤粉平均直徑為56 μm，生物質(zhì)顆粒的平均直徑分別為50、100和200 μm。煤和生物質(zhì)燃料的工業(yè)分析及元素分析見(jiàn)表1。

表1 煤和生物質(zhì)的工業(yè)分析及元素分析

2.4 研究工況

不改變鍋爐負(fù)荷，將一層煤粉噴口替換為生物質(zhì)噴口，經(jīng)過(guò)計(jì)算生物質(zhì)摻燒比例為16.7%，流量為14.36 kg/s。模擬了鍋爐單煤粉燃燒工況以及生物質(zhì)摻燒比例16.7%[23]時(shí)，不同噴口位置、生物質(zhì)粒徑與煤粉混燒的6個(gè)工況，具體見(jiàn)表2、3。

表2 燃料流量和鍋爐配風(fēng)設(shè)置

表3 生物質(zhì)平均粒徑和噴入位置設(shè)置

續(xù)表

3 煤粉鍋爐摻燒生物質(zhì)數(shù)值模擬結(jié)果與分析

3.1 模型結(jié)果驗(yàn)證

為保證所使用模型的可靠性和模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，將模擬結(jié)果與文獻(xiàn)[24]中煤粉燃燒試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，具體見(jiàn)表4。

表4 試驗(yàn)測(cè)量值與模擬數(shù)據(jù)對(duì)比

由表4可知，爐膛出口煙氣溫度誤差為2.4%，爐膛出口煙氣中NOx平均質(zhì)量濃度誤差為0.3%，模擬結(jié)果較準(zhǔn)確，可進(jìn)一步分析爐內(nèi)燃燒和NOx排放狀況。

3.2 生物質(zhì)燃料噴入位置對(duì)溫度場(chǎng)的影響

煤粉單獨(dú)燃燒及在不同位置噴入粒徑50 μm的生物質(zhì)工況下，爐膛中心截面的溫度分布如圖3所示。煤粉單獨(dú)燃燒以及摻燒粒徑50 μm生物質(zhì)工況下，鍋爐各水平截面平均溫度沿高度方向的分布如圖4所示。

由圖3、4可知，4個(gè)工況高溫區(qū)均聚集在主燃燒器附近。對(duì)比原始工況與工況1～3，發(fā)現(xiàn)加入生物質(zhì)燃料后，由于生物質(zhì)著火所需溫度低、易燃盡、燃燒路徑短，燃料進(jìn)入爐膛后迅速燃燒，進(jìn)入冷灰斗區(qū)域的燃料較少，鍋爐中心下部溫度有所下降。由圖4可知，工況1～3在燃盡區(qū)前溫度均低于原始工況，這是由于工況1～3中燃燒器區(qū)域附近煤粉較少，且生物質(zhì)燃料發(fā)熱量較低。生物質(zhì)相對(duì)于煤粉更易燃燒[25]，消耗了煤粉燃燒所需氧氣，更多煤粉在燃盡區(qū)充分燃燒，使燃盡區(qū)及爐膛出口溫度均有所升高，具體而言，原始工況與工況1、2、3的出口溫度分別為1 435、1 489、1 491和1 489 K。隨著生物質(zhì)燃料噴入位置的升高，鍋爐中心下部煤粉增多，發(fā)熱量提高，冷灰斗區(qū)域溫度有所回升。

圖3 鍋爐中心截面溫度場(chǎng)分布Fig.3 Distribution of temperature field on vertical cross-sections along the furnace height direction

圖4 截面平均溫度沿爐膛高度方向分布Fig.4 Distribution of mean temperature on horizontalcross-sections along the furnace height direction

圖5對(duì)比了原始工況1層一次風(fēng)噴口與工況1生物質(zhì)噴口(圖5(a)、5(b))、原始工況2層一次風(fēng)噴口與工況2生物質(zhì)噴口(圖5(c)、5(d))以及原始工況3層一次風(fēng)噴口與工況3生物質(zhì)噴口(圖5(e)、5(f))的溫度云圖?？芍紵鲄^(qū)域溫度仍較高，但爐膛中心低溫區(qū)域明顯增多，說(shuō)明生物質(zhì)代替煤粉后，由于生物質(zhì)燃點(diǎn)更低，發(fā)熱量少，生物質(zhì)進(jìn)入爐膛后很快著火并完全燃燒。

圖5 原始工況與生物質(zhì)噴口橫截面溫度分布Fig.5 Temperature distribution of the original condition and biomass nozzle

綜上可知，摻燒16.7%的生物質(zhì)秸稈并未破壞原流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的對(duì)稱(chēng)性，與煤粉單獨(dú)燃燒相比，工況1～3爐膛水平截面平均溫度沿高度方向變化趨勢(shì)大致相同，但冷灰斗附近溫度有所下降，鍋爐出口煙溫升高。隨著生物質(zhì)噴口位置的提升，爐膛中心下部溫度有所回升。

3.3 生物質(zhì)燃料噴入位置對(duì)組分場(chǎng)的影響

煤粉單獨(dú)燃燒以及在不同位置噴入粒徑50 μm生物質(zhì)工況下，鍋爐水平截面平均O2體積分?jǐn)?shù)沿高度方向的分布如圖6所示，可知O2體積分?jǐn)?shù)在不同工況下分布狀況基本一致，摻燒生物質(zhì)后O2體積分?jǐn)?shù)略升高，特別是冷灰斗部分區(qū)域。這是由于生物質(zhì)代替部分煤粉所致，生物質(zhì)燃燒耗氧量較少，且生物質(zhì)燃料更易著火并完全燃燒，噴入生物質(zhì)燃料后，附近局部空氣系數(shù)增大[26]，爐膛底部多余空氣無(wú)法及時(shí)被煤粉利用，O2體積分?jǐn)?shù)升高。4種工況爐膛出口處煙氣O2體積分?jǐn)?shù)為3.00%、3.26%、3.28%和3.28%，說(shuō)明生物質(zhì)燃料代替部分煤粉后，爐膛出口煙氣中O2體積分?jǐn)?shù)有所升高，但隨著噴口位置變化O2體積分?jǐn)?shù)變化不明顯。

圖6 沿爐膛高度方向的平均O2體積分?jǐn)?shù)分布Fig.6 Distribution of average O2 volumefraction along the height of the furnace

煤粉單獨(dú)燃燒以及在不同位置噴入粒徑50 μm生物質(zhì)工況下，鍋爐各水平截面平均CO體積分?jǐn)?shù)沿高度方向的分布如圖7所示?？芍谥魅紵齾^(qū)域，煤粉燃燒劇烈，耗氧量大，但一次風(fēng)不能滿(mǎn)足煤粉燃盡所需，因而產(chǎn)生較大量的不完全燃燒產(chǎn)物，CO體積分?jǐn)?shù)高，隨著二次風(fēng)的加入，在爐膛高度方向上O2體積分?jǐn)?shù)逐漸提高，燃料得以充分燃燒，而CO體積分?jǐn)?shù)降低。生物質(zhì)燃料代替部分煤粉后，由于生物質(zhì)更易著火并完全燃燒，消耗了大量O2，煤粉燃燒更不完全，CO體積分?jǐn)?shù)明顯升高，且均在生物質(zhì)噴口處達(dá)到峰值，但不同生物質(zhì)噴口位置對(duì)最終CO體積分?jǐn)?shù)無(wú)顯著影響。

圖7 沿爐膛高度方向的平均CO體積分?jǐn)?shù)分布Fig.7 Distribution of average CO volume fractionalong the height of the furnace

3.4 生物質(zhì)燃料噴入位置對(duì)污染物分布的影響

煤粉單獨(dú)燃燒以及在不同位置噴入粒徑50 μm生物質(zhì)工況下，鍋爐各水平截面平均NOx質(zhì)量濃度沿高度方向的分布如圖8所示，可知各工況煙氣中NOx平均質(zhì)量濃度分布情況大致相同。在主燃燒區(qū)域，CO體積分?jǐn)?shù)較高，還原性氛圍強(qiáng)，NOx平均質(zhì)量濃度低。隨著燃料燃盡，產(chǎn)生的NOx增多，NOx平均質(zhì)量濃度升高，最終逐漸趨于平穩(wěn)。工況1～3的NOx平均質(zhì)量濃度明顯低于原始工況。這是由于生物質(zhì)燃料中N元素含量遠(yuǎn)少于煤粉，生物質(zhì)燃料代替部分煤粉后，生成燃料型NOx較少。生物質(zhì)燃料燃點(diǎn)低、揮發(fā)分高，生物質(zhì)受熱分解后析出的碳?xì)浠衔锏葥]發(fā)分成分有助于還原NOx反應(yīng)的發(fā)生[27]，還原性氛圍易在燃燒初期形成，更利于還原NOx。生物質(zhì)燃料從最下層一次風(fēng)口噴入時(shí)，生物質(zhì)燃料燃燒時(shí)間較早，易形成還原性氣氛，煙氣中NOx平均質(zhì)量濃度更低。原始工況和工況1～3爐膛出口煙氣NOx平均質(zhì)量濃度分別為298.92、243.79、282.84和255.02 mg/m3，其中工況1～3的NOx平均質(zhì)量濃度相對(duì)于原始工況分別下降了18.4%、5.4%和14.7%。由此可見(jiàn)摻燒生物質(zhì)燃料有助于降低NOx排放，且工況1的減排效果最好。

圖8 沿爐膛高度方向的平均NOx質(zhì)量濃度分布Fig.8 Average NOx mass concentration distributionalong the height of the furnace

3.5 生物質(zhì)顆粒粒徑對(duì)溫度場(chǎng)的影響

不同粒徑的生物質(zhì)顆粒從最下層一次風(fēng)噴口噴入時(shí)生物質(zhì)噴口水平截面溫度對(duì)比如圖9所示，不同粒徑生物質(zhì)顆粒從最下層一次風(fēng)噴口噴入時(shí)鍋爐各水平截面平均溫度沿高度方向的分布如圖10所示。

圖9 生物質(zhì)噴口橫截面溫度分布Fig.9 Temperature distribution of biomass nozzle

圖10 截面平均溫度沿爐膛高度方向分布Fig.10 Distribution of mean temperature on horizontalcross-sections along the furnace height direction

由圖9可知，與工況4、5相比，工況1高溫區(qū)較集中，火焰溫度較高，這是由于小顆粒生物質(zhì)相對(duì)易著火、燃燒更迅速、更易燃盡，隨著生物質(zhì)顆粒粒徑增加，火焰溫度逐漸降低，但生物質(zhì)噴口橫截面溫度分布仍保持對(duì)稱(chēng)。由圖10可知，不同粒徑下?tīng)t內(nèi)溫度分布趨勢(shì)基本相同，主燃區(qū)附近溫度較高。冷灰斗及燃燒器下部附近溫度稍有差異，這是由于大顆粒生物質(zhì)相對(duì)不易著火[28]，燃燒不及小顆粒生物質(zhì)迅速，更多生物質(zhì)顆粒進(jìn)入冷灰斗附近區(qū)域才燃盡，導(dǎo)致冷灰斗附近溫度升高，之后隨著燃料燃盡，溫度分布曲線基本相同。工況1、4、5出口溫度分別為1 488、1 482和1 478 K，顆粒粒徑對(duì)爐內(nèi)溫度場(chǎng)分布影響較小。

3.6 生物質(zhì)顆粒粒徑對(duì)組分場(chǎng)的影響

不同粒徑的生物質(zhì)顆粒從最下層一次風(fēng)噴口噴入時(shí)，鍋爐各水平截面平均O2體積分?jǐn)?shù)沿高度方向的分布如圖11所示，可知在不同生物質(zhì)顆粒粒徑條件下，O2體積分?jǐn)?shù)沿爐膛高度方向分布狀況大致相同。與工況4、5相比，工況1冷灰斗及燃燒器下部區(qū)域煙氣中O2體積分?jǐn)?shù)較高，這是由于小顆粒生物質(zhì)更易著火，燃燒較迅速，進(jìn)入冷灰斗區(qū)域的生物質(zhì)燃燒相對(duì)較少，耗氧量少，O2體積分?jǐn)?shù)高。隨著燃燒的進(jìn)行，燃料逐漸燃盡，3條O2體積分?jǐn)?shù)曲線趨于重合。工況1、4、5出口煙氣中O2體積分?jǐn)?shù)分別為3.26%、3.24%和3.24%，粒徑對(duì)爐膛內(nèi)O2體積分?jǐn)?shù)分布影響較小。

不同粒徑的生物質(zhì)顆粒從最下層一次風(fēng)噴口噴入時(shí)鍋爐各水平截面平均CO體積分?jǐn)?shù)沿高度方向的分布如圖12所示，可知3種粒徑條件下CO體積分?jǐn)?shù)分布趨勢(shì)大致相同。與工況4、5相比，工況1煙氣中平均CO體積分?jǐn)?shù)更高，這是由于小顆粒生物質(zhì)更易燃盡，搶奪了煤粉燃燒所需氧氣，導(dǎo)致煤粉不完全燃燒產(chǎn)生CO，隨著生物質(zhì)顆粒粒徑增大，CO體積分?jǐn)?shù)逐漸降低，但隨著燃料的燃盡這種影響減小。此外，摻燒生物質(zhì)顆粒時(shí)CO體積分?jǐn)?shù)峰值位置均在生物質(zhì)燃料噴口附近，且隨著顆粒粒徑的增大峰值位置前移，到達(dá)燃盡區(qū)后，剩余燃料充分燃燒，CO體積分?jǐn)?shù)緩慢下降最終趨近于0。

圖12 沿爐膛高度方向的平均CO體積分?jǐn)?shù)分布Fig.12 Distribution of average CO volume fractionalong the height of the furnace

3.7 生物質(zhì)顆粒平均粒徑對(duì)污染物分布的影響

不同粒徑生物質(zhì)顆粒從最下層一次風(fēng)噴口噴入時(shí)，鍋爐各水平截面平均NOx質(zhì)量濃度沿高度方向的分布如圖13所示，可知3種粒徑條件下煙氣中NOx平均質(zhì)量濃度沿爐膛高度方向的分布趨勢(shì)基本一致。與工況4、5相比，工況1在冷灰斗及燃燒器下部區(qū)域O2體積分?jǐn)?shù)較多，更多煤粉充分燃燒產(chǎn)生NOx，導(dǎo)致NOx平均質(zhì)量濃度增大。但在主燃區(qū)及燃盡區(qū)，工況1中生物質(zhì)顆粒粒徑較小，進(jìn)入爐膛后燃燒迅速，在燃燒初期搶奪了煤粉所需氧氣，導(dǎo)致煤粉不完全燃燒產(chǎn)生的CO升高，易形成還原性氣氛。工況4、5生物質(zhì)顆粒粒徑較大，進(jìn)入爐膛后燃燒速率較慢，導(dǎo)致CO體積分?jǐn)?shù)不及工況1，還原性氣氛相對(duì)較弱，對(duì)NOx還原效果差，因而NOx平均質(zhì)量濃度低于工況4、5。工況1、4、5出口煙氣中NOx平均質(zhì)量濃度分別為243.79、248.27和254.13 mg/m3，由此可見(jiàn)生物質(zhì)顆粒粒徑越低，出口煙氣中NOx平均質(zhì)量濃度越低。

圖13 沿爐膛高度方向的平均NOx質(zhì)量濃度分布Fig.13 Average NOx mass concentration distribution along the height of the furnace

3.8 燃盡率對(duì)比

在不同位置摻燒生物質(zhì)顆粒后，煤粉燃盡率從原始工況的99.92%分別升高至工況1、2、3的99.94、99.96和99.97%，生物質(zhì)顆粒燃盡率均為100%，說(shuō)明摻燒生物質(zhì)顆粒能促進(jìn)煤粉燃盡，且隨著噴口位置的升高而增強(qiáng)。這是由于生物質(zhì)顆粒燃點(diǎn)低、易燃盡，生物質(zhì)進(jìn)入爐膛后，在較低溫度下開(kāi)始脫揮發(fā)分并著火放熱，促進(jìn)了煤粉著火，起到一定預(yù)熱作用，提升了煤粉燃盡率。隨著生物質(zhì)噴口位置升高，生物質(zhì)顆粒與煤粉混合程度更大，更有利于促進(jìn)煤粉燃盡。隨著生物質(zhì)顆粒粒徑的增大，生物質(zhì)著火與燃盡延遲，不利于預(yù)熱煤粉，煤粉燃盡率由工況1的99.94%分別降低至工況4、5的99.93%和99.92%，煤粉燃盡率略有降低。

4 結(jié) 論

1)與原始工況相比，加入生物質(zhì)燃料后，鍋爐中心下部溫度有所下降，爐膛出口溫度略升高，但整體溫度分布與原始工況基本相同，生物摻燒并未引起爐膛溫度場(chǎng)較大變化。

2)生物質(zhì)噴口位置的變化對(duì)爐膛內(nèi)煙氣溫度、O2和CO體積分?jǐn)?shù)影響較小。生物質(zhì)從最下層一次風(fēng)噴口噴入時(shí)，爐膛出口煙氣中NOx平均質(zhì)量濃度最低降至243.97 mg/m3，比原始工況下降了18.4%。

3)生物質(zhì)顆粒粒徑對(duì)爐膛內(nèi)煙氣溫度、O2和CO體積分?jǐn)?shù)影響較小，但顆粒粒徑越大，出口煙氣中NOx平均質(zhì)量濃度越大。所以生物質(zhì)燃料顆粒粒徑應(yīng)盡量保持在50 μm以下，以保證較好的還原效果，有利于減少NOx排放。

4)加入生物質(zhì)顆粒對(duì)煤粉燃盡有一定促進(jìn)作用，這種作用隨著生物質(zhì)噴口位置的升高而增大，隨著生物質(zhì)顆粒粒徑的增加而減小。