双区燃烧技术应用于降低NO_x的数值模拟研究

双区燃烧是降低Nox排放,防止炉内结渣的一项新技术.利用CFD软件平台,采用数值模拟方法对其某电厂200 mm四角切圆锅炉改造前后炉内燃烧过程进行研究.计算结果表明:采用双区燃烧技术使炉膛中形成了温度,组分和颗粒相参数显著不同的中心区和近壁区.由于附壁射流的作用,使得高温区集中在炉膛中部,有效的防止了锅炉结渣;改造后炉内有比常规燃烧方式锅炉更大的还原气氛区域,抑制了Nox的产生,使其排放降低34.6 %.     

W火焰锅炉高效低NOx燃烧技术

针对部分W火焰锅炉存在飞灰可燃物含量高、NOx排放量高及结渣严重等问题,在试验装置上测定炉内单相及两相流场,在实体锅炉上测量燃烧过程中炉内温度场及O2、CO和NO浓度分布,研究了W火焰锅炉炉内流动特性及燃烧特性,并结合数值模拟找出了产生以上问题的原因.提出高效低NOx燃烧原理及技术,包括双通道叶片式浓淡分离技术、浓淡煤粉气流合理布置技术、二次风下倾技术、燃尽风技术和缓解翼墙结渣技术,将这些技术部分或全部应用于某些锅炉,获得良好效果.     

1000MW塔式锅炉燃烧结渣定量评价的数值研究

以某1 000MW塔式锅炉为研究对象,模拟了炉内煤粉燃烧过程,获得了炉内速度场和温度场,梳理汇总了包含碰撞壁面的颗粒质量、壁面结渣概率和结渣增长率等参数的结渣评价模型,基于炉内的燃烧数值模拟结果,给出了炉内煤粉颗粒燃烧后碰撞壁面的质量、壁面结渣概率和结渣增长率,对塔式锅炉进行了较为细致的结渣评价。结果表明:该塔式锅炉结渣概率较大区域主要分布在燃烧器区域及其下游和分离燃尽风(SOFA)的下游区域;壁面的结渣增长率在10-12 m/s的量级范围;相比于额定工况,该塔式锅炉70%负荷工况下可能结渣的区域缩小,结渣增长率也降低。     

负荷变化对900 MW超临界锅炉炉内燃烧影响的数值模拟

利用Fluent软件对1台900 MW四角切圆燃烧锅炉在不同负荷下炉内燃烧过程进行了数值模拟,分析了负荷变化对炉内流动和传热的影响规律.结果表明:在高负荷工况下运行时,炉内燃烧充分且稳定,但是炉内火焰更容易冲刷水冷壁,可能发生局部结渣现象;在低负荷工况下运行时,炉内火焰充满度较差,切圆燃烧的稳定性显著下降,炉膛水冷壁灰污表面温度也相应降低,水冷壁表面结渣的倾向弱化,沿高度方向水冷壁吸热不均匀性增大.由于该锅炉的低NOx燃烧器采用了分离燃尽风,使得高温区扩展,火焰中心高度比采用有关标准推荐的方法计算所得结果高4~5 m.     

分离燃尽风对贫煤锅炉CO和H2S生成特性的影响

以低氮燃烧改造后的某330 MW四角切圆贫煤锅炉为研究对象,采用数值模拟研究了300 MW负荷下分离燃尽风率对炉内燃烧速度场、温度场、CO体积分数场、O2体积分数场、H2S体积分数场及炉膛出口参数的影响,并将模拟结果与试验结果进行对比分析.结果 表明:分离燃尽风率对锅炉燃烧特性以及CO、H2S的生成特性具有重要影响;随着分离燃尽风率的增大,炉膛出口CO体积分数升高,出口NOx质量浓度降低;减小分离燃尽风率有利于抑制炉内高温腐蚀和结渣的发生;综合考虑锅炉运行安全性、经济性及NOx生成特性多种因素后,燃尽风率设置为25％较为合适.     

防结渣技术在360t/h锅炉上的应用

介绍锅炉结渣的机理以及控制炉内结渣过程的主要因素,用数值模拟方法对某电厂360t/h锅炉结渣问题进行分析,并提出了改造该锅炉切实可行的措施.通过对该锅炉第二次改造后运行实践的检验,得出了与防结渣技术相关的一些结论.     

220t/h电站锅炉防结渣改造方案的数值模拟

针对220 t/h锅炉因燃用煤种变化出现较严重的结渣问题,提出了将燃烧器一次风反切的改造方案.用数值模拟的方法对改造前和改造方案在10000/BMCR负荷下的炉内燃烧参数进行研究.通过分析、比较改造前后炉内燃烧的速度场、温度场、氧量场以及煤粉颗粒分布,发现改造后水冷壁的结焦趋势小,论证了改造方案的可行性.     

一次风叶片倾角对旋风液态排渣锅炉燃烧及NOx释放特性的影响

针对纯燃高碱煤旋风液态排渣锅炉,采用数值模拟方法研究了不同一次风叶片倾角下该锅炉炉内空气动力场、温度场及各组分质量分数分布特性,分析了一次风叶片倾角对炉内燃烧及NOx排放特性的影响.结果表明:旋风液态排渣锅炉炉内空气动力场良好,烟气充满度高,错列逆向布置的旋风燃烧器可强化燃烧;在所选工况范围内,随着一次风叶片倾角的减小,炉膛出口烟温降低,炉膛出口NOx质量浓度先降低后升高;一次风叶片倾角为30°时,炉内整体温度和煤粉燃烧效率较高,炉膛出口NOx质量浓度最低.     

燃烧器改造前后炉内过程的数值模拟研究

针对一台130t／h切向燃烧锅炉炉膛出现的结渣问题的现场实验和数值模拟发现：炉内的空气动力场特性和较高的炉膛环境温度是炉膛结渣的主要原因。在此基础上，通过增加燃尽风和贴壁风对燃烧器进行局部改造和对燃烧器配风方式的调整，发现改造后炉内实际切圆直径减小，主燃烧区炉膛温度降低，同时贴壁风喷口附近壁面的02浓度增加。现场试验验证了方案的正确性，炉膛结渣消除，高负荷运行的稳定性大大增加．     

600MW锅炉机组低氮燃烧系统优化改造

为了进一步降低某电厂一台600 MW亚临界直流锅炉机组的NOx排放,采用复合式空气分级低NOx燃烧技术对该炉的燃烧系统进行了改造,改后的运行测试表明:在600 MW、330 MW负荷工况下燃用设计煤种时,脱硝反应器入口烟气中的NOx含量分别为121.0和224.4 mg/m3,低于改造目标值;锅炉效率分别为94.13%、93.81%,高于改前测试值;改后炉内无严重结渣,飞灰可燃物略有上升,炉渣可燃物增加较为明显。     

燃煤电站锅炉NO_x排放影响因素的数值模拟分析

燃煤电站锅炉是氮氧化物(NOx)的主要污染源之一,通过CFD软件平台,使用数值计算的方法对实际电站锅炉不同的燃烧工况进行数值模拟,研究影响燃煤电站锅炉NOx排放的不同因素。计算结果表明:过量空气系数是影响NOx生成的重要因素之一,NOx排放浓度随着过量空气系数的增大而增加;改变二次风配风方式也能影响NOx的生成,在计算的3种工况中,均等型配风生成的NOx浓度最低,倒塔型次之,束腰型最大;改变二次风偏转角度能影响NOx的生成量,NOx排放浓度随着二次风偏转角度的增大而减小。     

循环流化床锅炉低氮燃烧的CPFD数值模拟

针对某75 t/h循环流化床锅炉炉膛出口NOx排放超标问题进行分析探讨,以合理的低氮燃烧控制技术为主,辅以SNCR烟气脱硝技术,争取达到NO x超净排放要求。采用CPFD计算方法对循环流化床锅炉炉膛内的气固流动和燃烧特性进行数值模拟,运用低过量空气燃烧法和空气分级技术对锅炉进行低氮燃烧控制,研究一、二次风配比、二次风射流、过量空气系数、循环倍率和颗粒粒径等因素对炉内燃烧及NO x排放的影响。结果表明:通过低氮燃烧控制后,炉内速度场和温度场分布均匀,炉膛出口处烟气流速增加,炉膛平均烟温和出口氧浓度降低,还原性气体CO浓度和优化前基本相同,炉膛出口NOx浓度降低,减排效果显著,为以后的锅炉运行提供实际指导经验。     

某型中速柴油机降低NOx生成与排放的改进研究

在测试与数值模拟的基础上,对某型中速柴油机提出改进方案,并进行了改进方案下的燃烧排放测试和缸内燃烧、排放过程的数值模拟,得到了缸内温度、压力以及NOx生成与排放量的变化过程.研究表明:改进方案的计算结果和台架试验结果较好吻合;对该机型实施的适当推迟喷油提前角,缩短喷油持续期的改进方案,可使NOx排放修正值由改进前的11...     

天然气锅炉分级柔和燃烧模拟研究

燃气锅炉在我国应用广泛,随着煤改气的进行,应用越来越多, NO_x排放标准也越来越严格。降低NO_x的排放有利于减少空气污染。以小型天然气柔和燃烧炉膛为研究对象,通过数值模拟的方法研究燃料分级下的柔和燃烧特性,分析在不同当量比、不同热强度条件下轴向分级对炉膛烟气中NO_x生成的影响。结果表明,给定条件下柔和燃烧分级带来的NO_x减排收益随着二级燃料量的增加而减小,当二级燃料量在15%左右的时候可以最大程度地优化温度场分布,降低燃烧峰值温度,获得比较好的NO_x控制效果。随着当量比和热强度的提高,燃料分级带来的收益也会变大。     

220t_h锅炉再燃改造的数值模拟

为了对锅炉进行再燃改造,借助Fluent 6.3软件平台,采用数值模拟的方法,对某电厂一台220 t/h四角切圆燃烧锅炉再燃改造前后炉内的气流场、温度场和污染物排放特性进行了分析,并对再燃区过量空气系数对再燃改造效果的影响进行了探讨。湍流模型分别采用了realizable k-εmod-el和大涡模型(LES),并对模拟结果进行了比较;LES模拟和结果与现场的实验数据进行了对比验证,包括温度场、组分场和NOx,LES数值模拟结果与实验结果吻合比较好。计算结果表明:使用再燃改造后炉膛温度分布更加均匀;再燃喷口附近形成了还原性气氛,降低了NOx浓度;当再燃区过量空气系数为0.90时,再燃效果最佳,此时炉膛出口处NOx浓度下降33.87%;LES模拟结果较realizable k-εmodel准确。     

一种小型立式燃油锅炉的改造及实验研究

从目前立式燃油锅炉的发展现状出发,针对某小型立式燃油锅炉热效率不高,NO_x排放偏高的缺点,提出了相应改造方案,建立传热模型分析改造前后炉内燃烧与传热过程,并通过实验进行相关测试研究。经过分析和实验,结果表明:通过在炉膛中加装内炉胆,强化了燃烧与传热过程,提高了热效率,并改善了烟气排放;改造后的燃油锅炉炉膛温度分布均匀,无明显高温区,过量空气系数由1.10降低至1.05以下,NO_x排放降低25%以上,排烟温度明显降低,热效率提高2个百分点左右,以上均证明了该改造方案的可行性。     

3种型号W火焰锅炉结渣特性的数值模拟

采用结渣模型耦合气固两相流动燃烧模型,对3种不同型号W火焰锅炉的结渣特性进行了多工况数值模拟,结合实际运行状况,对结渣位置、程度及原因进行了对比分析.结果表明:在燃用结渣倾向相同的煤时,不同型号锅炉的结渣特性有明显差异,这是由于炉膛结构尺寸、下炉膛热力参数、燃烧器类型、分级二次风配风方式等不同造成的;切停侧边燃烧器、降低锅炉负荷和燃用结渣倾向低的煤都能有效减轻侧墙结渣,显著改善锅炉结渣特性.为此,提出了防止W火焰锅炉结渣的措施.     

切圆锅炉上半二次风递增反切分隔屏偏置技术研究

某３００ＭＷ逆时针切向布置燃烧器锅炉在不同二次风反切方式下分隔屏向左偏置一定角度时,炉膛、烟道气流流动特性模型试验和数值模拟的研究结果表明,燃烧器上半部分二次风递增反切分隔屏偏置一定角度的燃烧技术能显著改善烟道偏流现象,可防止过大热偏差引起的高温对流受热面超温、爆管,同时能降低炉内燃烧器区域结渣程度、减少ＮＯＸ生成,且改造方便、效果明显。     

煤粉炉的分级燃烧技术研究

分析了煤粉燃烧过程NOx的形成机制和特点,研究了减少NOx生成量的基本途径和分级燃烧的基本原理,并进行了数值分析。在乌拉山电厂100MW煤粉炉上进行了分级燃烧改造,将以轴向空气分级和径向空气分级为核心的现代低NOx燃烧技术引入了传统的煤粉炉燃烧系统中,考察了炉膛轴向和径向分级风,过量空气系数,锅炉负荷等因素对炉内NOx形成的影响。NOx排放浓度降低了250－500mg/m^3(干烟气,70％O2）。     

空气分级切向燃烧锅炉炉膛配风优化模型

为实现空气分级低NOx燃烧锅炉主燃烧区过剩空气系数的在线监控,提高该类燃烧系统的运行水平,以二次风挡板作为一次元件,利用二次风箱到炉膛出口的压降模型对二次风喷嘴的空气流量进行测量;在此基础上,根据锅炉冷热态试验数据,综合考虑颗粒燃烬、NOx排放量以及风机输送电耗等因素,建立空气分级低NOx燃烧锅炉炉内风粉分布的优化模型,在给定燃料喷嘴运行方式和炉膛出口过剩空气系数的条件下,对二次风挡板开度进行优化。一台300 MW锅炉的应用表明,炉膛配风优化后,烟气NOx排放和颗粒燃尽度得到良好协调,且在保证NOx排放量为255 mg/m~3的情况下,优化后风箱-炉膛差压降低191 Pa,减少了风机电耗。