基于空气深度分级燃烧的循环流化床旋风分离器改造数值模拟

基于空气深度分级NO_x减排原理,将旋风分离器的中心筒改为套筒形式,在套筒内通入顶部风作为补燃风,并模拟研究了顶部风通入后对旋风分离器分离效率的影响。结果表明:顶部风通入之后,进出口压差上升;在最佳顶部风速下,对于粒径小于1.5μm的颗粒,旋风分离器分离效率最多可上升10%左右;套筒插入深度由10mm增至45mm,颗粒分离效率先上升后下降,最佳顶部风速由30 m/s降低至10～20 m/s;减小套筒尺寸至1 mm可使进出口压差降低57%左右,且套筒尺寸的变化对最佳顶部风速影响不大,可保持在10～20 m/s。     

CFB锅炉回料阀低频喘振的计算颗粒流体力学模拟

本文采用计算颗粒流体力学(CPFD)方法对300 MW机组循环流化床(CFB)锅炉进行数值模拟,主要目的是分析CFB锅炉回料阀低频喘振的根源,并通过优化回料阀的操作参数减小其低频振动的可能性。首先针对CFB锅炉在运行时回料阀发生低频喘振的现象,对CFB锅炉整体进行了全床尺度的数值模拟,对锅炉内部的气固流动进行了分析,研究锅炉内部系统压力平衡、物料平衡和固相体积分数分布,模拟结果显示回料阀喘振的根本原因是,回料阀内部的流化风速过高,导致其中发生固相输运不畅甚至反吹现象,引起回料阀进口压力波动,产生喘振。其次针对回料阀组件进行模拟,线性调整回料阀的操作风速(返料风和松动风),分析不同工况下回料阀的内部气固流体动力学规律和固体循环流量,提供回料阀在变工况下的基础数据和操作特性,确定合适的回料阀操作风速区间。最后,按照优化的回料阀操作参数对整体CFB锅炉进行了模拟,模拟结果表明CFB锅炉运行平稳,回料阀的压力波动明显减小,低频振动得到很好的控制。     

某300MW机组锅炉NOx排放特性数值模拟

对某亚临界300 MW机组锅炉的NOx排放特性进行数值模拟,研究过量空气系数、燃尽风率、浓淡侧煤粉浓度比、一次风速对炉内温度场和NOx排放量的影响.计算和分析结果表明:过量空气系数减小,NOx排放减少;燃尽风率增大,NOx排放量降低;一次风喷口浓淡侧煤粉浓度比增大,NOx排放量下降;一次风速加大,NOx排放量增加.按数值模拟结果进行调整后,锅炉的NOx排放量由471 mg/m3下降为226.79 mg/m3,降低幅度达52％.     

矩形截面流化床内磨损特性的分析

将冷态测试和数值模拟相结合，对不同运行工况下的矩形截面流化床锅炉内的磨损特性进行了分析。结果表明，截面风速增加后，炉内不同区域的磨损都有显著增加。增大二次风配比，有利于减小炉内的磨损程度。同时由于二次风采用径向送风，为减缓二次风对上升气固流的切断效果，二次风配比不宜过大。不同炉膛出口的分析结果表明，和小出口相比，采用大出口后减缓磨损的效果不明显。为减小锅炉内磨损，应在保证锅炉正常运行条件下，降低炉内的平均截面风速；在保证床层能够充分流化的前提下，适当增加二次风的份额；炉膛的角落区域采用耐火材料涂覆，耐磨层和非耐磨层的过渡尽量圆滑平缓，尽可能减小炉内的不规则区域存在；结构设计中应尽量避免交界面的存在。     

CFB锅炉SNCR脱硝技术研发

由于合理组织了分段送风和分段燃烧,CFB锅炉的NOx排放质量浓度自身就可控制到200mg/m3左右,如再配有简单的氨或尿素喷射系统的SNCR脱硝技术,就可以实现100mg/m3或者更低排放水平。对CFB锅炉进行了SNCR数值模拟,并进行了3MW CFB锅炉热态试验台SNCR技术的研究。通过数值模拟及热态试验研究发现:CFB锅炉实施SNCR能够实现60%以上的脱硝效率。将该技术应用于某工程,脱硝效率能够达到预期。     

低NOx旋流燃烧器冷态动力场数值模拟研究

为解决采用OPCC型旋流燃烧器的锅炉出现大面积燃烧器喷口烧毁的问题,基于商用计算流体力学软件Fluent对OPCC型旋流燃烧器开展数值模拟研究,采用控制变量法研究中心风,一次风,内、外二次风风速与旋流燃烧器冷态动力场的关系.结果表明:中心风风速与回流区距喷口距离成正比例关系;中心风风速过小会增加燃烧器喷口烧毁的可能性,...     

分离燃尽风反切角度对炉内空气动力场影响的试验研究

通过对采用LNCFS-Ⅲ燃烧系统的600MW机组锅炉进行冷态模化试验,得到分离燃尽风率在0.32时随反切角度变化分离燃尽风区平均相对切圆直径(Dxd)SOFA、炉膛出口残余旋转动量流率矩Jout、炉膛出口水平烟道作用速度偏差E及速度不均匀性系数M2的变化规律。分离燃尽风反切角度在0°～15°范围内变化时,炉内旋转气流方向仍能保持不变;随着反切角度的增大,Jout、(Dxd)SOFA、E及M2减小,在θ=15°时最小;分离燃尽风反切角度大于15°小于20°时,炉膛上部旋转气流的旋转方向出现不稳定现象;分离燃尽风反切角度等于或大于20°之后,炉膛上部旋转气流出现稳定的反方向旋转现象。     

某300MW机组锅炉NO_x排放特性数值模拟

对某亚临界300MW机组锅炉的NOx排放特性进行数值模拟,研究过量空气系数、燃尽风率、浓淡侧煤粉浓度比、一次风速对炉内温度场和NOx排放量的影响。计算和分析结果表明:过量空气系数减小,NOx排放减少;燃尽风率增大,NOx排放量降低;一次风喷口浓淡侧煤粉浓度比增大,NOx排放量下降;一次风速加大,NOx排放量增加。按数值模拟结果进行调整后,锅炉的NOx排放量由471mg/m3下降为226.79mg/m3,降低幅度达52%。     

超临界循环流化床锅炉深度调峰技术难点及控制策略

为进一步提高超临界循环流化床（circulating fluidized bed,CFB）锅炉机组在深度调峰过程中运行的稳定性和经济性,以某电厂350 MW超临界CFB锅炉为例,在分析机组深度调峰过程中遇到的锅炉稳燃及流化、水动力安全、汽动给水泵控制和污染物控制等一系列问题的基础上,提出了相应的控制策略和技术措施。实际运行结果表明,采用该控制策略可实现深度调峰过程中锅炉的长周期良好运行。研究结果可为同类型超临界或者超超临界CFB锅炉机组深度调峰提供参考。     

基于流态重构的低能耗循环流化床锅炉技术

通过改进分离器分离效果、提高返料装置输送能力等提高CFB关键部件的性能,来提高床料质量,在保持炉膛上部处于快速床流态前提下,降低床压降,成功实现CFB锅炉的流态迁移,形成了基于流态重构低能耗循环流化床燃烧技术,同时达到减少送风机电耗以降低厂用电率、减小燃烧室水冷壁的磨损、提高燃烧效率的三重效果。该技术可实现厂用电率降低1-2%,锅炉容量相等的条件下燃用相同煤种燃烧效率比现有CFB锅炉技术提高约1%,有效降低风帽及炉膛受热面的磨损问题。依此技术开发了不同容量的基于流态重构低能耗CFB锅炉200余台,目前多台锅炉已经投入运行。其中,75t/h锅炉年均可用率95%,燃烧室水冷壁基本没有磨损,锅炉热效率提高,三台锅炉年节省原煤20000余吨,厂用电率降低2%以上,锅炉及辅机年节省设备检修费用10%以上。本项目的技术成果也为现有各种容量的CFB锅炉的节能改造提供了新的技术方向。本项目的流程在中国申请发明专利并获授权,同时申请了美国、欧洲专利,是具有完全自主知识产权的新一代CFB燃烧技术。