循环流化床燃烧氮氧化物排放特性与数学建模

本书系统介绍了循环流化床燃烧及氮氧化物转化过程的数学建模方法,构建了流化状态和化学反应之间的关系,深人讨论了各工艺和操作参数对NO生成与排放的作用机制,提出了基于低氮燃烧的超低排放技术路线,并展望了能源转型下循环流化床燃烧低污染排放技术的重要意义与发展方向。
本书内容丰富,深入浅出,涵盖实验研究、模型分析和工程实践3个层面，可作为高等院校能源与动力工程、环境工程、过程工程等专业高年级本科生和研究生的教材，也可为发电及环保等领域从事生产、设计与管理工作的技术人员提供参考。

柯希玮，2021年毕业于清华大学能源与动力工程系。主要从事流化床燃烧及多相流数学建模、燃煤污染物排放控制、生物质能源利用等研究工作。提出了多种实现硫氮污染物原始超低排放的技术措施并已在火电行业获得广泛应用，突破了煤电行业普遍采用的烟气污染物先产生再净化的控制路线。主持承担NL实验室重大科研专项课题、国家重点研发计划子课题、博士后科学基金面上资助等多个国家或省部级科研项目。曾获行业协会科技进步一等奖2项，近年来在SCI/EI收录期刊上发表第一作者/通讯作者论文20余篇，拥有流化床燃烧技术相关专利7项、软件著作权3项，参编学术专著1部。

第1章绪论

1.1背景概述

1.2循环流化床燃烧NOx生成机理简述

1.2.1燃料热解及氮元素的迁移转化

1.2.2挥发分氮转化

1.2.3焦炭反应及焦炭氮转化

1.2.4其他床料表面异相催化反应

1.2.5小结

1.3循环流化床燃烧NOx排放特性研究现状

1.3.1燃料性质

1.3.2床温和锅炉负荷

1.3.3氧量和还原性气氛

1.3.4炉内脱硫

1.3.5床料粒度

1.3.6小结

1.4循环流化床燃烧及NOx排放模型研究现状

1.4.1计算流体力学方法和简化模型

1.4.2化学动力学模型

1.5主要内容



第2章燃料热解和均相氮转化分析与建模

2.1本章引论

2.2燃料热解及氮元素分配

2.2.1模型建立

2.2.2煤热解鼓泡床实验

2.2.3实验与模拟结果讨论

2.3均相反应

2.3.1模型建立

2.3.2敏感性分析



第3章异相氮氧化物转化分析与建模

3.1本章引论

3.2焦炭反应及焦炭氮转化

3.2.1模型建立

3.2.2焦炭反应固定床实验

3.2.3固定床反应器模型

3.2.4实验与模拟结果讨论

3.3石灰石和灰分表面反应

3.3.1石灰石表面反应

3.3.2灰分表面催化反应



第4章循环流化床燃烧整体数学模型

4.1本章引论

4.2模型整体结构和基本方程

4.2.1循环流化床锅炉流态分析

4.2.2模型结构和参数

4.2.3基本平衡方程

4.2.4模型求解方法

4.3分区流动和传质子模型

4.3.1密相区

4.3.2稀相区

4.3.3外置床



第5章循环流化床燃烧NOx排放预测与分析

5.1本章引论

5.2模型校验

5.2.1模拟对象

5.2.2模拟结果验证

5.2.3模型敏感性分析

5.3循环流化床燃烧NOx排放特性分析

5.3.1分离器效率

5.3.2给煤粒度和给煤位置

5.3.3过量空气系数

5.3.4分级配风

5.3.5炉内脱硫

5.3.6锅炉负荷

5.3.7煤种影响



第6章结论与展望

6.1主要结论

6.2研究展望



参考文献



附录A循环流化床燃烧整体数学模型输入输出参数汇总



附录B循环流化床燃烧整体数学模型中所用化学动力学机理汇总



附录C循环流化床燃烧整体数学模型中关键气固流动参数汇总