Analysis of oxygen enriched combustion characteristic of 350 MW utility boiler based on computational fluid dynamics

Análisis de las características de la combustión enriquecida con oxígeno de una caldera de 350 MW basada en la dinámica de fluidos computacional

Se estableció un modelo tridimensional de un horno de caldera de 350 MW mediante CFD para explorar las características de combustión del carbón pulverizado con diferentes relaciones O₂ / CO₂. Se analizaron y compararon el campo de temperatura, las distribuciones de subconcentraciones, las cargas térmicas de la pared del quemador y las trayectorias de movimiento de las partículas de carbón pulverizado con las de la atmósfera de aire. Los resultados numéricos muestran lo siguiente: la temperatura del horno aumenta con el valor de la concentración de O₂ y el valor máximo de radiación aparece a 20 metros en el horno; el proceso de combustión con enriquecimiento de oxígeno puede reducir eficazmente la temperatura de los gases de combustión; la condición de combustión con una concentración de oxígeno del 30% es la más parecida a la combustión con aire.

INTRODUCCIÓN

En todo el mundo, la combustión tangencial y la combustión de cobertura son las principales tecnologías de combustión de las grandes calderas, y la tecnología de combustión tangencial en China está madurando [1]. Recientemente, las tecnologías de combustión opuesta también se han desarrollado rápidamente en China. Muchas grandes unidades de más de 300 MW adoptan la tecnología de combustión opuesta [2, 3]. Sin embargo, el rápido desarrollo de la generación de energía térmica ha provocado un gran número de emisiones de gases de efecto invernadero y contaminación ambiental causada por óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno [4].

En los últimos años se ha prestado cada vez más atención a la tecnología de combustión enriquecida con oxígeno dentro y fuera del país. Como forma de combustión con potencial de desarrollo, la tecnología de combustión enriquecida con oxígeno no sólo puede reducir las emisiones de carbono, sino que también puede reducir eficazmente las emisiones de óxidos de azufre y de nitrógeno [5-6]. En China, la tecnología de combustión enriquecida con oxígeno comenzó bastante tarde, pero ya se han finalizado estudios experimentales relativos. Además, esta tecnología se ha aplicado a calderas pequeñas [7]. Sin embargo, en la actualidad es bastante difícil aplicar la tecnología de combustión enriquecida con oxígeno a las calderas de servicios públicos a gran escala, lo que se debe a que hay menos teoría y experimentos relacionados. Además, la comprensión de la temperatura interna, la presión y las emisiones contaminantes en la caldera que se aplica a esta tecnología es incompleta.