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,...     

DRB-4Z型双调风旋流燃烧器出口流场的数值仿真研究

以某电厂600 MW机组锅炉的单个DRB-4Z型双调风旋流燃烧器为例,通过CFX软件模拟研究一次风速、外二次风叶片角度对燃烧器出口流场的影响.结果表明:适当减小一次风速可增大回流区,有利于煤粉的着火,但过低的一次风速会使一、二次风的后期混合变弱,不利于煤粉的稳定着火;随外二次风叶片角度的增大,火炬长度明显增大,推迟了外二次风与一次风的混合,降低了着火稳定性,同时易引起燃烧器对面水冷壁的结渣;随外二次风叶片角度的减小,旋流强度增大,煤粉气流的最大轴向速度和最大切向速度的衰减加快;当外二次风叶片角度过小时,较大的旋流强度使火焰尾部形成开放式气流同时在尾部中心出现回流区,将降低燃烧器的使用寿命并对着火稳定性产生不利影响.     

空气深度分级旋流燃烧器动力场冷态试验与数值仿真

通过动力场试验和数值仿真研究了多层辅助风设计对燃烧器喷口区域及炉膛区域流场的影响,分析旋流强度对轴向风速衰减、喷口风速分布以及气流扩散规律的影响。结果表明:随着旋流角度增加,三、四次风轴向速度降低,一次风轴向速度衰减加快,回流区更明显且区域更大;日常运行应保证直流二次风全开,旋流二次风开度为50%～70%,旋流角度为45°左右。     

某1000MW超超临界双切圆锅炉燃烧特性的数值模拟与优化

使用realizable k-ε双方程模型,对一台1000MW超超临界机组双切圆锅炉的燃烧特性进行了数值模拟,研究了一、二次风速及喷口结构对锅炉热态流场、温度场分布的影响,对燃烧器原始结构及拟改进结构流场及温度场进行了比较。数值模拟结果表明:燃烧器拟改进结构情况燃烧过程中,炉膛内形成2个旋向相反的椭圆形温度场与流场。一、二次风速对炉内燃烧器区域热态流场影响较大,一次风速增大,切圆直径变小;二次风速增大,切圆直径变大。燃烧器喷口形状与布置方式不同时,炉内温度场变化较大。增大一次风喷口尺寸能够增加火焰刚性,可避免一次风速较低时火焰偏斜贴壁,为最佳改进方案。并与改进后试验结果进行了对比,获得了比较一致的结果。为PM型燃烧器设计和运行提供了一定的理论基础。     

600 MW超临界旋流燃烧锅炉炉内温度场数值模拟及优化

使用可实现k-ε双方程模型,对600 MW超临界锅炉低NOx轴向旋流燃烧器(low NOx axial swirl burner,LNASB)燃烧过程进行了数值模拟,研究了二次风量及旋流强度对燃烧器热态流场、温度场分布的影响,对燃烧器拟改进方案进行了比较。数值模拟结果表明,内二次风对回流区影响较大,外二次风对扩展角影响明显,增大中心风速可以增加回流区根部距离;内二次风旋流强度及风量过大时容易引起火焰偏斜贴壁,中心风退出后燃烧器喷口处温度上升明显,中心给粉可以有效地增加火焰离喷口距离,为最佳改进方案。与试验结果进行对比,获得了比较一致的结果。通过设备改进和燃烧调整,解决了锅炉长期以来的恶性结渣问题,为LNASB燃烧器设计和运行提供了一定的防结渣理论基础。     

典型旋流燃烧器低负荷稳燃特性试验

本文以某低氮旋流燃烧器为研究对象,采取试验和数值模拟的方法,研究了三次风旋流叶片角度对燃烧器喷口流场分布、喷口温度场分布以及CO、NOx生成特性的影响。结果表明:随着三次风旋流叶片角度从20°增加至50°,旋流加强,燃烧器喷口气流回流量增加,卷吸能力增强,当三次风旋流叶片角度增加至60°以后,燃烧器喷口气流出现飞边的现象,卷吸能力反而变弱;当三次风旋流叶片角度为50°左右时,高温烟气离燃烧器喷口最近,约为1.4 m;随着三次风旋流叶片角度的增大,其CO生成浓度（体积分数）呈先降低后增加的趋势,其NOx生成浓度呈先升高后降低的趋势,当三次风旋流叶片角度为50°左右时,其CO生成浓度达到最低,其NOx生成浓度达到最高,由此可以推测出,适应于锅炉低负荷稳燃的最佳三次风旋流叶片开度为50°左右。在某660 MW锅炉上进行现场试验,燃烧器三次风旋流叶片角度由0~30°调整至50°后,相同运行条件下锅炉最低稳燃负荷由25%额定负荷降低至20%额定负荷,低负荷稳燃能力明显提升。     

可调浓度燃烧器波形稳燃体出口流场特性的试验研究

提出在燃烧器出口加装稳燃体和中心风的设想,依靠中心风的大小控制高温烟气热回流量来实现煤粉气流的着火与稳燃。研究结果表明,稳燃体和中心风均明显改善了喷口外各段的中心回流区,并使得喷口外速度分布变化平缓,但过量的中心风可破坏回流区。优化采用稳燃体及中心风率（小于4％）将使可调浓淡燃烧器真正实现高效燃烧、低负荷稳燃和低NOx排放。     

水煤浆旋流燃烧器空气动力场的数值研究

水煤浆是一种以煤代油的新型洁净环保燃料。对水煤浆旋流燃烧器的空气动力场进行了数值模拟,分别研究了一次风扩口角度、二次风扩口角度和二次风旋流强度等燃烧器结构参数对流场的影响,研究结果表明,一次风扩口角度的增加使回流区由大变小;二次风扩口角度和旋流强度的增加均使回流区增大;此类燃烧器轴向速度以"M"形分布,切向速度以"N"形分布,出口处形成一中心回流区;得到了一合理的燃烧器结构型式,该燃烧器既能保证稳定燃烧,又能有效防止结焦或结渣。研究结果为水煤浆燃烧器的设计、制造和运行提供了借鉴。     

卓资电厂670t／h锅炉结渣原因分析及解决方法

针对卓资电厂670 t/h锅炉结渣严重的问题,进行了燃烧调整试验,利用热电偶对燃烧器区温度场进行了测量.试验结果表明:在燃烧器中心区域,煤粉着火点距燃烧器喷口都在1 m以上:在燃烧器二次风区域,煤粉着火点在距燃烧器喷口±0.1m内.通过增大外二次风风门开度和一次风量,能够降低燃烧器喷口附近水冷壁区域的温度,减轻燃烧器喷口附近水冷壁结渣.     

空气动力特性对旋流燃烧器性能影响的研究

对LNASB燃烧器和HT-NR3燃烧器进行了冷态空气动力场测试,分析了回流区形态、尺寸、位置及射流扩展角等参数对燃烧器性能的影响,指出在一、二次风气流之间建立环形回流区有利于推迟二次风的供给时机,抑制NOx的大量生成,并利用二次风保护燃烧器喷口及附近水冷壁不发生烧损和结渣,同时降低着火热,促进煤粉提前着火,确保燃烧器的稳燃性能。     

低NO_x旋流燃烧器一、二次风混合特性分析

在设计的新型低NOx旋流燃烧器中,采用温度示踪法研究一、二次风的混合情况。通过分析冷态煤粉浓度的分布及煤粉高浓度区域面积的大小,得到:中心管扩角越小,二次风混入越晚,冷态高煤粉浓度区域面积越大;一次风率为0.2、一次风速为15m/s、直流二次风速为25m/s时冷态高煤粉浓度区域面积较大,有利于降低NOx的生成;内二次风旋流开度减小较外二次风旋流开度减小对冷态高煤粉浓度区域面积的影响大;内旋流强度为1.35、外旋流强度为1.56为最佳的试验工况。     

低热值煤层气旋流燃烧器冷态流场试验研究

采用热线风速仪对旋流燃烧器出口流场进行了测量,得到了燃烧器流场的分布状况,研究了喷口角度变化对燃烧器出口速度场的影响.试验结果表明,燃烧器搭配不同喷口时,在燃烧器根部均能形成稳定的中心回流区;渐扩喷口燃烧器的射流扩展角大,而渐缩喷口燃烧器的射流穿透能力较强.在较宽的热负荷范围内,该旋流燃烧器均具有良好的空气动力场,有利于低热值煤层气的着火与燃烧.     

中心给粉燃烧器在燃用烟煤1 025 t/h锅炉上的应用

针对某厂燃用烟煤的1 025 t/h锅炉低负荷稳燃能力差,相邻燃烧器之间流场容易干扰的问题,进行了实验室冷态试验及工业试验研究,并将下层8只燃烧器改造为中心给粉燃烧器。结果表明：在外二次风叶片角度为35o时,中心给粉燃烧器有合适的中心回流区,既能防止相邻燃烧器的相互干扰,还能保证煤粉的及时着火和稳定燃烧,而双调风燃烧器在正常运行条件下没有回流区。与双调风燃烧器相比,沿射流方向的燃烧器中心区域,中心给粉燃烧器的烟气温度和升温速率较高,O2和NOx浓度较低;靠近侧墙水冷壁区域,中心给粉燃烧器的O2浓度较高,烟气温度较低。下层8只燃烧器改造后,锅炉热效率提高了1.03%,NOx排放量降低了13.74%,锅炉可以在110 MW电额定负荷下不投油稳定运行。     

旋流燃烧器高负荷灭火问题研究

针对某670t/h燃用贫煤锅炉旋流煤粉燃烧器在额定负荷出现的灭火问题，在单相试验台上进行了冷态模化试验，试验结果表明：高负荷下的灭火不是由于射流回流区及扩展角的变化引起的，而是由于旋流二次风速过高．导致一、二次风风速不匹配引起的。去掉燃烧器旋流二次风道与直流二次风道之间的扩口后．旋流二次风速度下降．旋流二次风较早地向外扩散．射流的回流区及扩展角略有增加。工业试验表明：采用改进后的燃烧器结构解决了高负荷灭火问题。同时，还分析了直流二次风率、旋流二次风、一次风对流场的影响。     

扩口位置对旋流燃烧器出口流场影响的研究

通过采用三维相位多普勒颗粒分析仪对中心给粉旋流煤粉燃烧器不同一次风扩口位置下的气固两相流动特性进行了测量。在2种扩口位置下，从燃烧器出口至x/d=0.5截面气、固两相轴向速度分布均呈双峰结构；在中心线处，气相轴向速度明显滞后于固相轴向速度, 实际扩口燃烧器的气相、固相的轴向速度衰减速度快，且在x/d=1.5的截面开始，出现颗粒穿越部分回流区。在x/d=0.3截面，气、固两相切向速度分布是典型的Rankine涡结构；在燃烧器出口至x/d=0.7截面，气、固两相径向速度分布呈双峰结构。中心给粉燃烧器在燃烧器中心形成较高的颗粒浓度分布。     

南昌电厂锅炉飞灰磨损的治理

针对南昌电厂420t/h锅炉存在汽温偏低、飞灰磨损严重的问题,进行了热力计算和冷态空气速度场测试试验(CAVT),提出了燃烧器上摆、敷设远红外卫燃带、改变配风与送粉方式、加装均流屏筛等改造措施,使锅炉运行可靠性大大提高。     

新型旋流燃烧器--花瓣燃烧器的研究与应用

针对旋流燃烧器燃烧低挥发分煤时存在的问题，提出了一种既能起到良好稳燃作用又能降低NOx排放的新型旋流燃烧器——花瓣燃烧器。该燃烧器充分考虑了煤粉气流与高温烟气的迅速强烈混合问题，能在其背流面形成径向和轴向多种回流区，增大进入回流区的煤粉量，有利于低挥发分煤（贫煤和无烟煤）和低负荷运行时煤粉的着火与稳燃，并降低NOx的排放。介绍花瓣燃烧器工作原理，分析其流场特性，论述其优越性。经在某电厂燃用贫煤的210MW机组锅炉中应用，取得了稳燃不结渣的效果。     

旋流燃烧器外二次风对速度场影响的数值模拟

旋流煤粉燃烧器的气流组织情况对锅炉的稳定燃烧与安全运行都具有重要的影响。通过建立物理和数学模型,对某电厂采用的中心给粉型旋流煤粉燃烧器进行了数值模拟研究,通过调整外二次风叶片角度和是否开启外二次风,得到不同运行工况下的速度流场和速度矢量分布,经分析各计算结果,得出各参量对流场的影响规律。