四角切园煤粉锅炉局部富氧燃烧技术仿真研究

某公司170t/h四角切圆煤粉锅炉运行过程中发现排烟飞灰含碳量及NOx浓度高、煤粉燃烧效率低、炉堂壁易结焦等问题,为此在浓淡燃烧技术的基础上提出用富氧风作为炉顶燃尽风和贴壁风的分级燃烧新思想,借助Fluent仿真软件,对工况前后煤粉锅炉炉内速度场、温度场及煤粉颗粒轨迹进行数值仿真计算与调整。结果表明,调整后的四角切圆煤粉锅炉采用富氧局部助燃技术,可有效改善炉内动力场特性,提高炉内燃烧的稳定性能,对降低NOx的排放浓度有着非常积极的作用。     

燃尽风喷口位置对NOx排放的影响

针对一台采用旋流式燃烧器的煤粉炉NOx排放质量浓度较高的问题,采用空气分级燃烧方式以降低NOx排放量,基于CFD软件平台,在额定负荷下,分别对3种不同燃尽风喷口位置的改造方案进行了炉内燃烧及污染物生成的数值模拟,并通过综合比较炉内各参数的变化确定了最佳燃尽风喷口位置．结果表明：燃尽风喷口位置的上移降低了主燃区氧气的体积分数,同时使炉膛内的最高温度降低了23～29K．燃尽风喷口位置对NO,的还原效果、出口烟气温度以及煤粉焦炭转化率的影响较大．当燃尽风喷口位置升高时,NOx质量浓度降低,炉膛出口烟气温度升高,煤粉焦炭转化率下降．经综合比较炉膛出口烟气温度、NOx质量浓度以及煤粉焦炭转化率得出,距最上层燃烧器7．7m处为最佳燃尽风喷口位置．     

燃尽风率对四角切圆锅炉燃烧及NOx生成特性的影响

对某电厂一台300 MW四角切圆锅炉低氮改造后的NOx生成特性进行了数值模拟计算,分析了燃尽风率对NOx生成特性的影响。分析结果表明:燃尽风率增大时,在主燃烧区喷入空气量减少,导致煤粉燃烧不完全、温度降低;燃尽区的富氧氛围使未燃尽的煤粉进一步完全燃烧;主燃烧区的还原性氛围使得该区域NOx会随着燃尽风率的增大而减少;燃尽区的高温以及较低的CO浓度降低了该区域的还原性氛围,使NOx排放量增加。综合考虑NOx排放和消旋效果,该炉型锅炉采用30%的燃尽风率是比较合理的。     

不同燃尽风风量对炉内燃烧影响的数值模拟

对某电厂对冲燃烧锅炉的炉内燃烧进行了数值模拟,在锅炉实际运行工况的基础上,通过改变燃尽风风量占二次风总风量的比例,得到其对炉内温度场和NOx排放质量浓度场的影响.结果表明:从锅炉安全运行考虑,燃尽风风量占二次风总风量的比例不应超过0.30;从NOx排放质量浓度考虑,燃尽风风量占二次风总风量的比例应该控制在0.23以上;综合考虑锅炉的安全性和NOx排放质量浓度,燃尽风风量占二次风总风量的比例应该控制在0.23~0.30.     

不同负荷下变SOFA风率对低NO_x燃烧特性影响分析

SOFA(分离燃尽风)风率是决定燃尽风技术降低NOx排放浓度的关键因素。运用FLUENT(流体计算软件),对1台采用立体分级低氮燃烧技术的300 MW四角切圆燃烧锅炉炉内燃烧过程进行了数值计算,得出了300 MW、240MW、180 MW负荷SOFA风率分别为28%、20%和15%共9个工况下炉内水平截面的平均温度、组分浓度和NOx浓度随锅炉高度的变化曲线,并进行了详细分析。计算结果表明:随着SOFA风率的增大,同一机组负荷下主燃区内温度水平和平均氧浓度均有所降低,平均CO浓度升高,NOx浓度亦降低,同时煤粉颗粒的燃尽率有所减小。分析结果可为锅炉机组在不同负荷下运行时采用合理的SOFA风率以实现环保经济性运行提供一定的理论参考。     

空气分级对旋风锅炉燃烧及NOx释放的影响规律

针对纯高碱煤在旋风液态排渣锅炉实际燃烧过程中存在的局部温度高及NOx排放超标等问题,采用数值模拟的方法研究了燃尽风的布置及风量配比等因素对炉内温度场、组分分布特性和NOx排放的影响规律.研究结果显示:燃尽风喷口的布置形成了良好的空气分级燃烧效果,炉内温度整体降低.不同燃尽风工况下,炉内各组分分布规律一致,w(O2)质量...     

1000MW超超临界锅炉燃烧调整的试验研究

对某电厂1000MW燃煤锅炉进行了燃烧优化调整试验,分析了一次风配风均匀性、煤粉细度、燃烧器配风、运行中氧的体积分数以及燃尽风率对锅炉效率的影响．结果表明：对同层燃烧器外二次风采用两端和中间开度大的配风方式可以改善由于大风箱两端进风引起的沿炉膛宽度方向氧气的体积分数偏差,随着炉内氧气的体积分数增加,锅炉的热效率先提高后降低．当氧气的体积分数在3．0％左右时,锅炉热效率达到最高．随着燃尽风率的逐渐降低,锅炉热效率和NOx排放质量浓度逐渐提高．综合考虑锅炉效率、NOx排放质量浓度以及屏式过热器管壁金属温度,在额定负荷下,燃尽风率以保持在25％左右为宜,此时锅炉热效率为93．9％,NOx排放质量浓度为306．1mg／m^3．     

空气分级与偏转二次风联用对炉膛燃烧特性的影响

运用CFD软件对某210 MW煤粉锅炉的燃烧过程进行三维数值模拟,采用空气分级燃烧技术,研究不同空气分级深度及偏转二次风对锅炉的燃烧情况及NOx排放的影响,同时引入"敏感性指数",分析了不同空气分级深度下联用偏转二次风前后对锅炉运行的影响程度。结果表明:单独采用空气分级和偏转二次风均能降低NOx排放,二者联用时空气分级起主导作用,NOx排放降低25%~28%;在不同空气分级深度下联用偏二次风措施对炉内燃烧前后影响程度不同,温度场与组分场出现较为相同的影响规律,在一定燃尽风率区间,存在对应(温度、组分)敏感性系数最大的燃尽风率,敏感性指数随燃尽风率的增加呈先增加后减小的变化趋势,即影响程度先增强后减弱;联用偏转二次风改善炉内结渣和高温腐蚀的效果随燃尽风率先增强后减弱,燃尽风率在18%~25%时效果较好,但导致飞灰含碳率显著增加。     

立体分级低NOx燃烧系统数值模拟

立体分级低NOx燃烧系统,由低NOx燃烧器的燃料水平分级和高位燃尽风空气垂直分级技术有机耦合而成.本文利用CFD平台,对采用了立体分级低NOx燃烧系统的200 MW四角切圆锅炉燃烧和NOx排放特性进行了模拟,得到了炉膛内烟气温度场和燃烧产物的组分浓度分布,并对均等配风工况下的温度、氧量和NOx排放浓度与试验值进行对比,发现模拟值与试验值符合较好,验证了模型的合理性.同时,对比了主燃区二次风均等配风与倒塔配风两种配风方式对炉内燃烧和NOx排放特性的影响.结果表明,均等配风更利于降低NOx的排放,研究为立体分级低NOx燃烧系统改造效果的预报和应用提供重要参考依据.     

神木烟煤燃烧时NOx生成特性的试验研究

在一维热态试验炉上,采用双调风旋流燃烧器对神木烟煤进行了燃烧试验,研究了不同因素对 No2 生成规律的影响.结果表明:随着一次风率厂.的提高,NOx 排放浓度先降低后上升,而煤粉燃尽率提高;当外二次当量风旋流强度Ωdl=0.87时,煤粉的燃尽率最高,而当Ωdl=1.08时,NOx 排放浓度最低;降低外、内二次风风量比ε有利于煤粉的燃尽,当ε=3 时,NOx 排放浓度最低;当过量空气系数α=1.3时,煤粉的燃烧状况最好;抑制 N0x 排放的最佳煤粉粒径为20.77μm,煤粉的燃尽率随粒径的减小而提高.     

超细煤粉燃烧氮氧化物释放特性的研究

通过试验和数值模拟，对超细煤粉在一维热态煤粉炉内燃烧时煤粉粒度、炉膛温度、过量空气系数、煤种等因素对NOx释放特性的影响规律进行了研究。研究结果表明：超细煤粉NOx的排放浓度低于常规粒度煤粉；NOx的排放浓度，随过量空气系数的增加而明显增加；煤种不同，NOx释放规律不同，煤粉超细化后，龙口褐煤的排放量明显减少，晋城无烟煤则变化不大；NOx的排放浓度随温度的升高而升高，但温度升高到一定值后，NOx的排放浓度却呈现下降趋势。以超细煤粉作为再燃燃料，NOx的还原率将比常规粒度煤粉再燃有所提高，褐煤作为再燃燃料时，效果更明显。模拟计算与试验结果较为吻合。图6表2参2     

流化床-煤粉复合燃烧锅炉的炉膛传热计算方法

针对流化床－煤粉复合燃烧锅炉的特点,在综合考虑流化床、火焰和受热面之间换热的基础上,推导了流化床－煤粉复合燃烧锅炉炉膛传热计算的基本方程,得到了复合燃烧锅炉炉膛传热计算的零维模型半径验法。以某７５ｔ／ｈ树皮流化床－煤粉复合燃烧锅炉为例,进行了炉膛传热计算。图１表６参５     

运行参数对锅炉煤粉着火燃烧和飞灰含碳量影响的数值研究

为了达到锅炉的优化运行以保证煤粉气流及时着火和充分燃尽，采用IPSA两相流动模型和煤粉燃烧综合模型，在不同的一次风率和煤粉细度的工况下，对1台350MW锅炉煤粉燃烧过程进行了数值模拟，得出了炉内燃烧器区域以及出口处烟气温度场和燃烧产物的组分浓度分布。分析了一次风率和煤粉细度对煤粉着火燃烧和飞灰含碳量的影响规律，并确定了优化的运行参数。结果表明：一次风率对煤粉气流的着火影响较大，而对出口处烟气温度、氧量以及飞灰含碳量影响较小。煤粉细度对煤粉气流的着火、燃烧以及燃尽均有较大影响。图8表2参9     

不同燃烧条件下煤粉锅炉NOx排放特性的试验研究

以1台670 t/h煤粉锅炉为对象进行了热态试验,研究了煤粉锅炉在不同燃烧条件下NOx 的排放特性.采用在线烟气分析仪对烟气成分进行分析,并通过化学分析获得了飞灰中的可燃物含量.改变二次风配风方式、炉膛出口氧量、周界风风门开度以及磨煤机组合方式等影响因素,对锅炉热效率、飞灰可燃物以及NOx排放浓度进行测量和分析,获得了可减少NOx排放并保持较高燃烧效率的合理燃烧方式:采用均等配风,炉膛出口氧量为2.25%左右,周界风风门开度为15%,采用ABC层的磨煤机组合方式.     

O2/CO2气氛下炉内煤粉切圆燃烧数值研究

对某电厂600 MW切圆燃烧锅炉进行了O2/CO2气氛下炉内流动、传热和燃烧过程的数值研究。结果表明:在O2/CO2气氛下,随着氧气摩尔浓度的增加,炉内温度升高,高温区变大,对煤粉的着火燃烧有利;但考虑到燃烧器安全和水冷壁结渣,氧气摩尔浓度不能太高,对燃用文中煤质的锅炉其极限摩尔浓度在40%至45%之间。O2/CO2气氛对现有切圆燃烧锅炉的上层燃烧器煤粉的燃烧影响较小,对下层燃烧器煤粉的燃烧影响较大。与空气气氛煤粉燃烧相比,炉内火焰中心上移,且在氧气摩尔浓度不太高时,炉内温度分布特性有利于防止水冷壁的结渣。     

双燃料煤粉流化床复合燃烧锅炉的物质平衡与热量平衡

本文分析了双燃料粉流化床复事燃烧锅炉的物质平衡及热量平衡,得到了炉腔及空气预热器的物质平衡方程,沸腾层及煤粉炉膛的热平衡方程主炉膛出口过量空气系数,锅炉气体及未完全热损失,固体未完全损失的计算公式。     

空气深度分级对低挥发分煤燃烧过程影响的研究

通过数值模拟研究了在一维燃烧炉上燃用低挥发分煤的条件下,空气深度分级和煤粉细度变化对煤粉燃尽过程和NO_x排放的影响,得到了沿炉膛轴线方向上的温度、氧浓度和NO_x的分布,表明空气深度分级后燃烧后期的氧量增加,炉膛温度水平提高,而煤粉细度的提高使得上述效果更加明显,因而燃烧效率提高和NO_x排放降低,并通过实际燃烧试验验证了数值模拟结果.研究结果表明,对燃用低挥发分煤,采用空气深度分级技术和提高煤粉细度的措施,可以同时取得高效低NO_x排放的效果.     

通过煤粉浓缩预热低NOx燃烧器实现高温空气燃烧技术的研究

以煤粉浓缩预热低NOx燃烧器(PRP)为例,说明了通过组织高温烟气回流快速预热低风煤比的一次风煤粉气流,可以在燃煤锅炉上实现具有高稳燃和低NOx排放性能的高温空气燃烧.工业试验和应用表明:PRP燃烧器特殊的预热室结构可以有效控制一次风粉的预热,快速加热煤粉颗粒并使之在达到燃烧器喷口时接近着火温度,因而具有优异的煤种适应性、低负荷稳燃能力和低NOx排放特性,是在燃煤锅炉上实现高温空气燃烧的一种良好的燃烧器.     

旋流煤粉多相流动与燃烧一维数学模型及应用

为了发展和有效地进行旋流煤粉多相流动与燃烧数值模拟,作者在多连续介质模型的框架中建立了综合考虑气-固两相旋流流动,燃烧与传热的旋流煤粉燃烧一维数学模型。应用这一模型对涡旋燃烧炉环形通道内煤粉燃烧和气体燃烧的数值计算表明,该模型可快速有效地用于模拟旋流煤粉多相流动与燃烧过程,给出炉内温度、速度与浓度分布以及燃烧效率等主要参数。