取向硅钢高温环形退火炉用低NO_(x)天然气烧嘴的试验与数值模拟

摘要

确定了一种低NO_(x)天然气烧嘴结构参数,采用CFD数值模拟方法建立了该烧嘴的燃烧传热模型,并通过试验验证了模型的准确性;研究了烧嘴多级空气配比(一、二级风量之和与总风量之比)、空气过量系数、空气预热温度、烟气再循环量等参数对NO_(x)生成的影响.研究结果表明:热力型NO_(x)的生成主要与燃烧温度和高温区的氧浓度有关;可以通过改变烧嘴的多级空气配比和烟气再循环量控制燃烧区域的温度和氧浓度,进而抑制热力型NO_(x)的生成;增大空气过量系数会增加高温区的氧浓度,提高空气预热温度会提高燃烧温度,两者均会增加NO_(x)的生成浓度.对不同参数进行正交数值模拟优化分析,发现在炉内温度为1623.15 K时,低NO_(x)天然气烧嘴燃烧烟气中NO_(x)浓度可达到低于150 mg/m^(3)的指标,满足我国钢铁行业对NO_(x)排放的要求.在天然气中掺入再循环烟气可以降低燃烧烟气中的NO_(x)浓度,当空气预热温度为723.15 K、烟气再循环量与天然气流量比为50∶50时,炉膛出口处的NO_(x)浓度可以控制在62 mg/m^(3).