旋流浓淡燃烧器中煤粉浓缩器对煤燃烧NOx生成的影响

应用数值模拟方法研究了旋流燃烧器中煤粉浓缩器对煤燃烧NO_x生成的影响,给出了热NO_x和燃料NO_x生成的详细信息.预报结果表明：采用作者研制的弱旋煤粉浓缩器后,可以大大地降低燃烧器出口区域燃料NO_x的生成,同时可以保持煤粉颗粒较高的燃尽率.模拟结果也表明,燃烧器出口区域的NO_x生成主要是由燃料NO_x的生成机理来控制,热NO_x在总NO_x的生成量中所占比例不大.因此,该旋流浓淡燃烧器具有高效低污染性能.     

基于火焰稳定特性浸没燃烧器的设计与试验研究

采用传统设计方法对浸没燃烧技术中的燃烧器进行设计,在实际应用过程中总出现回火、脱火、燃烧不稳定问题,本文根据火焰稳定特性知识构建了天然气火焰稳定性图,提供了一种对于燃烧气体燃料浸没燃烧器燃烧室的设计思路,并对该思路下设计的浸没燃烧器燃烧室进行了具体设计;融入旋流稳焰原理,一次空气与燃料旋流预混,二次空气冷却燃烧室外壁并被预热然后在燃烧室头部进入燃烧室助燃,进行了浸没燃烧器的总体设计,并对设计的燃烧器在自行设计的增压浸没燃烧试验台进行了初步试验研究,试验侧重燃烧稳定性与污染物排放。结果表明该浸没燃烧器燃烧稳定性相对较好,且由于良好的结构设计,节能减排效果显著。     

高速煤粉燃烧器内燃烧特性数值模拟及结构优化

高速煤粉燃烧器火焰喷射速度高达60~200 m/s,炉膛内火焰较长,对流换热比例提高,使得炉膛内温度分布均匀,没有传统低速煤粉燃烧器火焰短,炉膛内局部过热和结焦等缺点。笔者以14 MW高速煤粉燃烧器为研究对象,采用数值模拟的方法,研究旋流强度、二次风温度等关键参数对燃烧器内煤粉燃烧的影响,针对燃烧器内煤粉燃烧特点进行结构优化设计。对旋流强度研究结果表明,当旋流强度S=2.2、2.8、3.2及3.7时,燃烧器内回流区形状变化不大,从一次风喷口开始到旋流叶片位置结束,回流区环绕一次风管;最大回流量在一次风喷口附近,距离一次风喷口越远,回流量越小;旋流强度对一次风喷口附近最大回流量影响不大,喷口附近最大回流量均在0.45 kg/s左右,当距喷口超过一定距离(L/H<0.35)时,旋流强度对回流量的影响开始变得明显,表现为旋流强度越大,回流区末端回流量越大,回流区末端回流量最大为0.30 kg/s,最小为0.17 kg/s。研究燃烧器喷口处燃烧状态表明,喷口处火焰旋流强度为0.10~0.28,与入口旋流强度正相关,火焰喷射速度150 m/s,为中等旋流强度的高速旋流火焰;喷口中心区可燃性组分富集,缺氧,燃料和氧气分层分布。当旋流强度提高,喷口中心区可燃性组分浓度降低,CO浓度从11%降低到10%,H2浓度从1.65%降低到1.40%,焦炭浓度从0. 14%降低到0. 11%,喷口边缘O2浓度从13%降低到10%。旋流强度S=3.2和S=3.7时可燃组分和氧气浓度分布变化较小,说明旋流强度提高对燃烧的影响减弱。考察0、100和200℃下二次风温度对燃烧的影响,结果表明,当二次风温度提高,煤粉在燃烧器内的反应时间有所降低,从0.15 s降低到0.11 s,但燃烧器内的煤粉碳转化率提高20%,达到65%。对燃烧器结构进行优化,加入中心风,对比中心风直流和旋流与不加中心风3种状态,结果表明,加入旋流中心风和直流中心风后喷口中心区半径r≤75 mm范围内可燃组分浓度降低,采用直流时由于气流刚性较强,喷口中心区氧气浓度升高,采用旋流中心风对中心区氧浓度影响弱,对可燃组分浓度降低效果优于直流中心风。     

水煤浆燃烧技术

水煤浆是一种新型、洁净的代油燃料，它是由68％左右的煤粉和32％左右的水再加少量添加剂组成，它可以用在燃油电站锅炉、工业锅炉和各种工业窑炉。能适应四角直流燃烧器和旋流燃烧器。应用水煤浆燃料要对锅炉和窑炉进行一定的改造，主要解决水煤浆雾化、稳定燃烧及清灰方面的问题，     

旋流浓淡燃烧器中煤粉浓缩器对煤燃烧NOx生成的影响

应用数值模拟方法研究了旋流燃烧器中煤粉浓缩器对煤燃烧NO_x生成的影响，给出了热NO_x和燃料NO_x生成的详细信息.预报结果表明：采用作者研制的弱旋煤粉浓缩器后，可以大大地降低燃烧器出口区域燃料NO_x的生成，同时可以保持煤粉颗粒较高的燃尽率.模拟结果也表明，燃烧器出口区域的NO_x生成主要是由燃料NO_x的生成机理来控制，热NO_x在总NO_x的生成量中所占比例不大.因此，该旋流浓淡燃烧器具有高效低污染性能.     

TJB型旋流式四风道煤粉燃烧器的应用

１概述目前，回转窑用煤粉燃烧器已由最初的单风道发展到双风道、三风道和四风道，且有轴流式、分割式和旋流式三种型式。其中，四风道明显优于三风道，旋流式优于分割式。因此，旋流式四风道煤粉燃烧器是当今世界上最先进的回转窑用多风道煤粉燃烧器。生产实践表明，其一次风（包括煤风）用量可降到８％以下，优化后可降到５％甚至４％；且既可烧燃油、燃气和各种煤炭（烟煤、劣质煤、低挥发分煤和无烟煤）等燃料，还可以烧煤页岩、油页岩、煤矸石、石油焦、工业废油废液、废轮胎、废塑料、废木屑、生活垃圾等各种工业和生活废弃物。国际上…     

双风道煤粉燃烧器的结构性能分析

为了有空间插入多种燃料输送管以满足燃烧多种燃料的需求，某煤粉燃烧器取消了中心风，采用了双风道结构；并且为了使高温二次风尽快地与煤风中的煤粉接触，将煤风道置于最外层；为了在操作时根据需要随时能够调节旋流度，该燃烧器净风采用万向可调的多个小喷嘴喷射，随时可以调节火焰形状，以满足窑工况变化或者熟料烧成的需要。实践证明，这种燃烧器一次风用量并非最小，性价比不高，但设计理念值得借鉴。     

煤粉工业锅炉技术发展及应用

中国煤粉工业锅炉借鉴油气锅炉和德国煤粉工业锅炉技术理念,经历立项研发、中试验证和工业示范,系统技术逐步成熟,自2010年起,实现规模化工业应用。煤粉工业锅炉系统具有高热效率、低烟气污染物排放等优点,有效带动了燃煤工业锅炉产业发展。笔者论述了煤粉工业锅炉技术与发展,重点介绍了煤粉工业锅炉的关键技术,并对主要技术进行对比,分析了煤粉工业锅炉的工业应用情况,最后提出了煤粉工业锅炉技术发展方向。煤粉工业锅炉系统由燃料煤粉生产、储供、油气点火、燃烧、锅炉本体、烟气净化以及自动化控制等系统构成。锅炉热效率大于91%,烟气污染物达到国家超低排放标准,系统技术符合国家煤炭清洁利用方向。燃料煤粉生产采用一步法工艺,通过强化流动性和安全措施,现可实现最大为1 000 m^3安全存储量。锅炉供粉采用气动活化、无脉动给料及高速引射流浓相输送技术,已实现输送阻力低于20 kPa,粉风固气比大于2.5 kg/m^3,供料精度在±3.0%以内,最大供料量为5 t/h的浓相供料技术与装备,广泛应用于锅炉供料系统。供料量在2.5 t/h,供料精度在±2.0%和±1.0%以内的第三代和第四代供料器也分别开展了工业验证和样机的试制工作,并取得了阶段性的成果。煤粉燃烧器采用逆喷式回流式结构,设计工作依据其结构特征,通过模拟气流扩展角、回流区域范围、回流量、旋流强度以及温度和速度场等研究开展,再经过实际工程应用,进一步验证优化设计参数,最终实现燃烧器的逐级放大。天然气/煤粉双燃料燃烧器具有便捷切换和快速着火功能。风冷燃烧器采用内外双级旋流供风燃烧技术,具有点火迅速、燃烧稳定、燃烧效率高和初始NOx排放低等优点。随着煤粉锅炉系统测控技术向智能化、网络化和集成化方向发展。锅炉烟气脱硫除尘采用NGD高倍率灰钙循环脱硫技术,具有占地小,运行成本低等特点,在低钙硫摩尔比下,系统脱硫和除尘效率分别达到90%和99.95%以上。低温炭基预氧化脱硝耦合NGD协同烟气净化技术具有工艺简单,耗水少,废物资源再利用,无二次污染产生等优点,更加适合于煤粉工业锅炉的烟气净化。煤粉工业锅炉在发展历程中通过关键技术和装备优化升级,在大型化、模块化和系列化方向已取得成效,在节能性、环保性和经济性等方面较常规工业锅炉具有显著优势,技术已达到世界先进水平。未来随着国家能源结构优化,天然气/煤粉锅炉、低氮燃烧、生物质复合半焦粉及协同化烟气净化等技术的开发与成熟,煤粉工业锅炉技术将成为煤炭清洁燃烧利用主要技术之一。     

国产四风道煤粉燃烧器及应用效果

０引言回转窑煤粉燃烧器已由单风道发展到三风道、四风道和烧两种或三种燃料的五风道。风道越多,性能越好,可是结构就越复杂。性能优良的四风道煤粉燃烧器一次风用量一般已可降到５％－７％,甚至３％－４％,既可以烧优质烟煤,也可以烧劣质煤、低挥发分煤、无烟煤、石油焦、煤页岩、废轮胎和生活垃圾等。但国内目前还不能供应四风道的燃烧器,现用厂家都是从国外进口,价格昂贵。为填补这项空白,尽快赶上世界先进水平,天津市博纳建材高科技研究所开发研制了ＴＪＢ型旋流式四风道煤粉燃烧器。１国产四风遭煤粉燃烧器的结构特点在国外旋…     

多风道煤粉燃烧器旋流数的分析与计算

通过对多风道煤粉燃烧器旋流数S'的分析,阐明了采用强旋流的重要性。既可使火焰更加稳定,又可使燃烧强度提高,进而保证热工制度稳定,不扫窑皮,延长火砖寿命、节煤和提高回转窑的产质量。     

预燃室对逆喷旋流煤粉燃烧器流场特性作用研究

煤粉高效低氮燃烧技术是煤炭高效利用领域持续关注的热点。煤粉燃烧器作为煤粉锅炉的核心设备,研究适合多煤种、宽负荷条件的煤粉燃烧器设计原理及技术至关重要。逆喷射流稳燃机理大都应用在航空发动机和燃气轮机领域,在煤粉燃烧领域应用极少。前人大量研究了预燃室对旋流燃烧器流场特性的影响,但鲜见预燃室对逆喷旋流燃烧器流场影响的相关研究。为了探究预燃室对逆喷旋流煤粉燃烧器流场特性的影响规律,笔者针对一款20 t/h逆喷旋流燃烧器,基于等温模化原理建立冷态燃烧器模型,利用热线风速仪和飘带法进行了流场测试和分析,结果表明:预燃室的存在不改变逆喷旋流煤粉燃烧器回流区环形的形状,但在逆喷旋流煤粉燃烧器内形成一个有利于煤粉着火的轴向速度低和湍流强度大的回流区。在X/D<1.3区域内,由于圆锥形预燃室对气流的挤压作用,预燃室的存在对回流区的面积起到抑制作用;在1.32.3区域内,预燃室对燃烧器内部流场的作用减弱,可忽略不计。在预燃室的作用下,回流区最宽处的直径从0.97D降至0.86D,最大相对回流率位置从截面X/D=1后移到截面X/D=1.6处,相对回流率从1.17减小至0.99。预燃室的存在对二次风区域内的轴向平均速度和湍流度分布规律影响较大。无预燃室工况下,在X/D<0.6区域内,速度和湍流度均出现峰值,在X/D>1.6区域内峰值消失,内外二次风完全混合;有预燃室工况下,在X/D<0.6区域速度沿着径向方向逐渐增大,湍流度沿着径向方向逐渐减小,在X/D>1.6区域,速度和湍流度沿着径向方向分布均匀。预燃室的存在有利于回流区煤粉的稳定燃烧,工程应用中起到煤粉迅速着火以及难燃煤稳定燃烧的作用。另外预燃室壁面气流速度较大,刚性强,避免预燃室壁面超温或结焦现象的发生,延长了煤粉燃烧器无故障运行时间和整体的使用寿命。     

Numerical modelling and simulation of pulverized solid‐fuel combustion in swirl burners

A finite‐volume numerical model for computer simulation of pulverized solid‐fuel combustion in furnaces with axisymmetric‐geometry swirl burner is presented. The simulation model is based on the k ? ε single phase turbulence model, considering the presence of the dispersed solid phase via additional source terms in the gas phase equations. The dispersed phase is treated by the particle source in cell (PSIC) method. Solid fuel particle devolatilization, homogenous and heterogeneous chemical reaction processes are modelled via a global combustion model. The radiative heat transfer equation is also resolved using the finite volume method. The numerical simulation code is validated by comparing computational and experimental results of pulverized coal in an experimental furnace equipped with a swirl burner. It is shown that the developed numerical code can successfully predict the flow field and flame structure including swirl effects and can therefore be used for the design and optimization of pulverized solid‐fuel swirl burners.     

Numerical simulation of oxy-coal combustion for a swirl burner with EDC model简

The characteristics of oxy-coal combustion for a swirl burner with a specially designed preheating chamber are studied numerically. In order to increase the accuracy in the prediction of flame temperature and igni- tion position, eddy dissipation concept （EDC） model with a skeletal chemical reaction mechanism was adopted to describe the combustion of volatile matter. Simulation was conducted under six oxidant stream conditions with dif- ferent OjN2/CO2 molar ratios： 21/79/0, 30/70/0, 50/50/0, 21/0/79, 30/0/70 and 50/0/50. Results showed that 02 en- richment in the primary oxidant stream is in favor of combustion stabilization, acceleration of ignition and increase of maximum flame temperature, while the full substitution of N2 by CO2 in the oxidant stream delays ignition and decreases the maximum flame temperature. However, the overall flow field and flame shapes in these cases are very similar at the same flow rate of the primary oxidant stream. Combustion characteristics of the air-coal is similar to that of the oxy-coal with 30% 02 and 70% CO2 in the oxidant stream, indicating that the rear condition is suitable for retrofitting an air-coal fired boiler to an oxy-coal one. The swirl burner with a specially designed preheating chamber can increase flame temperature, accelerate ignition and enhance burning intensity of pulverized coal under oxy-coal combustion. Also, qualitative experimental validation indicated the burner can reduce the overall NOx emission under certain 02 enrichment and oxy-coal combustion conditions against the air-coal combustion.     

Performance of a sonic burner system firing coal-oil mixtures

The development of coal—oil mixture technology is progressing at an accelerated rate and the aim of this work has been the development of a new burner system (termed the sonic burner) to increase lignite loadings in air-atomizing burner systems. The burner system developed incorporates a sonic velocity at the atomizing air throat and a fuel oil gun with a single, relatively large opening at its exit. Lignite loadings with No. 6 fuel oil have reached 60.0 wt%. The flame produced at these loadings was stable, compact and characteristic of a No. 6 fuel oil flame. Fuel line plugging did not occur at these high lignite loadings; however, pumping problems did preclude increased lignite loadings. Results of this study are directly applicable to higher rank coals. Although feasible from a combustion viewpoint, no inference should be made from these results concerning erosion, ash deposition, particulate control or pollution characteristics, the work reported being based solely on combustion characteristics.     

煤粉锅炉新型钝体燃烧器研究

燃烧器是锅炉燃烧系统的重要组成部分,针对湖南金信公司4'煤粉锅炉出现的燃烧不稳、不能负压运行、锅炉容易熄火、渣可燃物含量高等问题进行了分析,选择钝体燃烧器来代替普通直流燃烧器,设计出了一种新型钝体燃烧器,运行结果表明,飞灰含碳量Cfh=13.6%,较改前降低了5.4%,锅炉效率从76.74%提高到80.54%.该燃烧器具有较强的稳燃和负荷调节能力等优越性能,具有较好经济效益并有推广应用价值.     

Computational modeling of a utility boiler tangentially-fired furnace retrofitted with swirl burners

The paper presents 3D numerical investigation of OP-380 boiler tangentially-fired furnace utilizing bituminous coal. The boiler was retrofitted by replacing traditional jet burners with RI-JET2 (Rapid Ignition — JET) swirl burners. This kind of solution is unique in power generation systems. The purpose of this work is to show how the flow, combustion performance and heat exchange in the furnace are affected by introducing rapid ignition phenomena in RI-JET2 burners instead of delayed ignition associated with the traditional jet burners. Results were compared to simulations of similarly designed boiler equipped with traditional jet burners. Furnace simulation was preceded with a single RI-JET2 burner simulation at the inlet to a virtual combustion chamber. The results have shown that pulverized coal (PC) concentrator separates the PC into two streams: concentric with fine particles and axial with coarse particles. Stable flame operation was noticed even without secondary and tertiary air swirl. 3D simulations of combustion chamber have shown that in a burner zone a visibly isolated, concentrated flame exists in the furnace axis. This kind of flame shape reduces corrosion risk and furnace walls slagging as a result of RI-JET2 burner's long range.     

风速对骨料烘干煤粉燃烧器排放特性的影响

基于煤粉燃烧机理,结合骨料烘干工艺,建立了骨料烘干煤粉燃烧器内部场的控制模型,采用Fluent软件模拟煤粉燃烧器内部燃烧状况,考察了一、二、三次风的风速对煤粉燃烧器中心轴线处CO, CO2, NO和SO2浓度的影响。结果表明,在研究的风速范围内,一、二、三次风风速越大燃烧越充分,一、二、三次风风速越小,产生的NO越少;三次风风速为40 m/s时,SO2浓度最低;较合理的控制参数为一次风风速30~35 m/s,二次风风速45~50 m/s,三次风风速30~40 m/s。