中国提出的碳中和目标是我国工业发展进入新阶段探索可持续发展的必然选择,是党十八大以后中国发展深刻变化的结果。焦化是依赖于化石能源的高污染、高排放行业,作为碳排放大户,开展碳中和是义不容辞的责任。干熄焦循环废气经过余热收集处理后,其中可燃性组分CO、H2总量接近10%。若一直是直接排放,会增加焦化行业的碳排放量。本文针对干熄焦烟气可燃组分的利用,将干熄焦烟气通入焦炉燃烧室内取代部分燃气进行燃烧,模拟研究干熄焦烟气利用实现节能和减碳可行性。本文的模拟研究为确定干熄焦烟气的配比的临界值提供理论基础,也对焦化行业碳中性技术改造提供基础。本文以JN-70-2型焦炉燃烧室为对象,用Fluent软件对单立火道进行稳态仿真研究,研究以预混（干熄焦烟气与空气混合后通入燃烧室）和非预混（干熄焦烟气和空气分别通入燃烧室）两种操作模式下,干熄焦烟气配入量（干熄焦烟气在空气中占比为:0%、5%、10%、15%、20%）、热流密度、空气过剩系数、出口压力、干熄焦烟气预热温度等因素对燃烧室内温度场、压力场、浓度场、燃料利用率的影响,由此判断干熄焦烟气取代部分燃气为焦化供热的可行性及最佳操作工况。预混模拟研究结论如下:首先,将不同位置模拟温度的平均值与现场测量值比较,最大误差在3.54%,验证了模拟的可靠性和正确性。在空气过剩系数为1.1～1.3,空气过剩系数的提高可改变内循环比,显著提高T＞1498K的温度区域火焰高度以及燃烧室下部的温度,空气过剩系数超过1.2之后,效果会大大降低,温度的均匀度也会下降,空气过剩系数为1.1更接近未配入干熄焦烟气燃烧室的真实情况。在空气过剩系数为1.1,传热边界热流密度为6000W/m~2时,随着干熄焦烟气的配入增加,燃烧室内的最高温度上升,配入20%干熄焦烟气与配入5%干熄焦烟气相比,最高温度上升了50K,但火焰区温度分布宽度却降低了。干熄焦烟气的配入量大于5%后,不利于燃烧的进行,废气量增多,影响了内循环孔的回流量,使火焰位置轻微移动。在空气过剩系数为1.1,在热流密度为6000W/m~2,干熄焦烟气配比为5%的工况下,最高温度最低,燃烧室内的温度场均匀性最好,且与未配入干熄焦烟气相比差别最小,对炭化室中的煤炭焦化影响最小,CH4、CO、H2三种主要燃料浓度骤变区的最大浓度分别下降了0.2%、1%、0.05%,说明适当的干熄焦烟气配入可提高燃料利用率。干熄焦烟气配比为15%时可燃性气体利用率最低,因此,15%配比为干熄焦烟气配入的上限。干熄焦烟气配比为10%时,可显著减少氮氧化物的生成量。综合分析,在干熄焦烟气配入量5%～10%的区间内可实现了节能减排双重目标。非预混模拟研究结论如下:首先研究了增加干熄焦烟气配比的同时增加废气出口的负压,随着干熄焦烟气的配入量增加,火焰温度有所下降,出口压力为-15Pa、-25Pa、-35Pa,温度整体下降50K。在出口压力为-15Pa时,随着干熄焦烟气配入量增加,上部温度的均匀性更好,温度场变化也不大,火焰高度和形状发生了变化,火焰高度在1.3m左右的位置上徘徊,不会有突然的增加或减少,火焰宽度随着干熄焦烟气的增多有所增大。在出口压力-35Pa时,干熄焦烟气配比为9%时,燃烧室内的温度均匀性更好。增加干熄焦烟气的配入量,可通过微调出口负压,来改变燃烧室内压力场。在干熄焦烟气配比为4%时,燃料利用率达到99%,可通过调节出口负压使跨越孔的压力处在安全范围内（0-15Pa）,出口负压调节到-18Pa时,跨越孔压力为0Pa,且出口压力降低1Pa,跨越孔处的压力也降低1Pa。出口压力设置在-3Pa～-18Pa时可保证跨越孔上部看火孔的安全性。综合考虑燃料利用率、温度均匀性和看火孔安全要求,最佳工况条件为:出口压力为-15Pa,干熄焦烟气配入量为4%,此时燃料的利用率最大,温度均匀性较好,跨越孔压力在安全范围内。