300MW四角切圆煤粉锅炉燃烧和NO_x排放的数值模拟

运用国际上最先进的TASCFLOW软件平台与大型燃煤锅炉炉膛的数值模拟计算软件COALFIRE,对1台300MW四角切圆煤粉锅炉炉内流动、传热、燃烧及污染物的排放规律进行了数值模拟。结果表明:整个炉膛温度最高的地方出现在燃烧器区域;炉内各组分浓度分布与温度分布有密切的关系;炉膛出口氧量为6.4%左右;NOx的生成主要在炉膛的燃烧器区域,沿炉膛高度浓度逐渐减小。同时也得出了炉内壁面热负荷的分布规律。     

角式与墙式切圆锅炉低氮燃烧数值模拟研究

以某300 MW四角切圆采用先进的低氮燃烧技术燃煤锅炉为模型,通过使用数值模拟软件对炉膛燃烧过程进行计算模拟研究,通过改变燃烧器布置方式,分析并对比了燃烧器整体采用角式布置和墙式布置两种方案时的速度场、温度场以及组分场。结果表明,在相同配风条件下,墙式燃烧时形成的速度流场更加均匀良好;炉膛出口处温度有所降低,温度分布更趋于均匀,但煤粉燃尽率略有下降;在炉膛上部区域,由于温度水平低于角式切圆燃烧温度水平,很好的抑制了氮氧化物的生成,使NOx排放值下降了14. 98%。燃烧器整体采用墙式切圆燃烧的速度场、温度场分布更优,NOx排放值有所降低,是较好的低NOx燃烧器布置方式。     

300 MW四角切圆锅炉燃烧器优化改造数值模拟

针对某电厂300 MW四角切圆锅炉高温腐蚀严重、NOx排放浓度较高等问题,运用Fluent软件对机组炉膛燃烧进行了数值模拟,对比了燃烧器改造前后炉内的流场、组分场以及NOx浓度场的计算数值,并将计算结果与试验值进行了比较,且两者吻合较好,验证了模拟结果的可靠性。计算结果表明:采用低氮改造措施并对空气进行深度分级后,主燃区氧量降低,锅炉整体温度水平分布有所下降,改造后火焰切圆形成良好,炉内高温腐蚀得到改善,且NOx排放量较改造前减少了20%,改造方案对同类型锅炉机组运行和优化有一定的指导意义。     

四角切圆锅炉炉内燃烧数值模拟

为了研究不同负荷下炉内燃烧及污染物排放情况,基于Fluent软件对某台350MW四角切圆燃烧锅炉进行数值模拟,分析随着锅炉负荷的变化,炉内的流场、温度场、组分分布及污染物NO_x质量浓度分布。结果表明:炉内切圆明显,整个炉膛空间存在螺旋上升的流场;燃烧器区域温度最高,炉内温度随着炉膛高度增加而降低;随着负荷降低,炉内温度水平降低,30%额定负荷工况时炉内温度水平偏低,需要考虑炉内煤粉的引燃和稳燃问题;组分场分布与温度场有很大关系,高温区对应高CO浓度场和低CO_2浓度场;在炉膛高温区大量生成热力型NO_x,随着锅炉负荷降低,炉膛出口NO_x质量浓度逐渐降低。     

不同工况下附加风对超超临界锅炉燃烧特性的影响

应用CFD软件对国内某电厂的1台超超临界1 000 MW机组双切圆燃烧锅炉燃烧特性和流场、温度场、浓度场分布进行了数值模拟,给出了不同工况下附加风变化对模拟结果的影响.结果表明,附加风率的变化对炉膛内NOx浓度分布影响不大;附加风正切或反切对沿炉膛高度方向上每个截面上的烟温和烟速偏差有影响.此结果对超超临界机组锅炉在变附加风运行时炉内温度分布的变化和污染物排放具有指导意义.     

掺烧污泥煤粉锅炉燃烧特性的数值模拟

采用单、双混合分数/PDF模型,对某台420 t/h四角切圆燃烧锅炉燃烧单煤和掺烧生活污泥进行了数值模拟,研究了炉内流动、燃烧和污染物排放特性。结果表明,在相同条件下燃烧单煤,锅炉70%负荷和100%负荷工况下的模拟数据与现场试验数据相符合;锅炉100%负荷下煤泥混烧时的NOx排放浓度低于燃烧单煤工况,随着污泥掺混比的增加煤粉燃尽率稍有下降,炉膛整体温度分布和烟气组分分布大致相同,对炉内流动、燃烧和污染物排放特性不会产生明显影响。     

2000t/h四墙切圆锅炉炉内空气动力场试验研究

通过模拟燃烧器热态设计工况,对一台660 MW超超临界锅炉PM型四墙布置切圆燃烧器进行了炉内冷态空气动力场试验研究。通过测量某一层燃烧器区域空气速度分布和衰减情况,研究了一次风速,一、二次风动量比和周界风风量等因素对四墙切圆燃烧方式下炉内空气动力场的影响规律。试验结果表明,四墙切圆燃烧器与四角切圆燃烧器有较大差别,冷态实际切圆形成主要取决于假想切圆直径,受一、二次风动量比和周界风量影响较小;降低了燃烧器向火侧火焰刷壁的可能性,更加有利于组织炉内燃烧,从而更好地控制炉膛出口热偏差、火焰中心高度和NOx排放量。     

四角切圆燃烧锅炉炉内过程热态数值模拟

采用非预混燃烧模型,用标准κ-ε紊流模型模拟气相湍流运输,用P-1辐射模型计算辐射传热,对煤粉挥发分的释放采用了双匹配速率模型,对气相流场采用非错列网格的SIMPLE方法来求解,对固体颗粒相的求解则采用随机的颗粒轨道模型。采用Fluent6.1软件对四角切圆燃烧煤粉锅炉的炉内过程进行数值模拟,分析了炉膛内温度场、速度场和气相各组分的浓度场的分布规律,并对模拟结果进行分析与对比,计算结果呈现出与实际炉内过程定性上较好的一致性．为研究四角切圆燃烧锅炉炉内过程提供了参考。     

数值模拟在锅炉安全运行中的应用

四角切圆燃烧锅炉在运行中遇到的诸多问题如炉膛结渣、水冷壁爆管、过热器区域的左、右温度偏差、燃烧稳定性等均与炉膛温度分布密不可分。炉膛温度分布是否合理,炉膛配风至关重要。炉膛配风若不合理,严重影响锅炉的安全运行。炉膛的配风调整十分复杂,通过空气动力场试验获得的数据比较有限,同时需要花费大量的人力物力。以元宝山电厂3号炉为例,利用应用软件GAMBIT和FLU-ENT,模拟切圆燃烧锅炉的配风。通过模拟不同工况下炉内配风,分析不同工况下炉内空气动力场,得到一二次风的最佳配比,获得良好的炉内动力场分布。数值模拟为锅炉的安全运行提供参考的数据,为优化锅炉的安全经济运行提供参考方案,同时节约大量的人力物力,数值模拟在锅炉安全运行中必将会得到广泛的应用。     

水煤浆燃烧过程的数值模拟

为深入研究水煤浆的燃烧特性,对南海电厂1台200 MW四角切圆燃烧锅炉在全烧水煤浆满负荷运行状况下的炉内流场、温度分布及各组分场进行了数值模拟。结果表明:整个炉膛空间存在1个明显的旋转流场;炉内最高温度出现在燃烧器区域,随着炉膛高度的增加,温度逐渐降低;温度场与各组分场有着对应关系,高温区对应CO2高浓度区和O2的低浓度区;水分在燃烧器段炉膛壁面附近含量较多,中心含量较少,随着高度的增加,这种差别逐渐减小。