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。     

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。     

发电厂多工况下四角切向燃烧锅炉数值模拟

借助FLUENT软件平台,在5种不同煤种、4种不同配风方式下,对发电厂220 t/h四角切向燃烧煤粉锅炉炉内的流动、传热及燃烧进行了数值模拟。模拟结果表明: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。不同热值的煤种在燃烧器喷口截面燃烧所得到的平均温度不同,不同二次风配风方式和不同的一次风率都对温度场有着较大的影响。     

富氧气氛下循环流化床中生物质与煤矸石燃烧污染物排放研究

为研究富氧气氛下生物质与煤矸石混合试样在循环流化床中燃烧污染物排放特性,利用36 kW/h循环流化床试验台,分别在空气、21%O_2/CO_2、30%O_2/CO_2和40%O_2/CO_2气氛下进行生物质与煤矸石的混合燃烧试验,考察燃烧气氛和生物质含量对污染物排放和炉内温度的影响。结果显示:21%O_2/CO_2气氛下较空气气氛下烟气中的NO和SO_2排放量更低、CO排放量更高,相同高度下炉膛温度更低;在O_2/CO_2气氛下,随着氧气浓度的提高,烟气中NO和SO_2排放量逐渐升高,相同高度下炉膛温度逐渐升高;在相同气氛下,随着生物质含量的增加,CO排放量逐渐升高,SO_2排放量逐渐降低,炉膛中下部温度逐渐升高、中上部温度逐渐降低。     

660 MW超超临界旋流对冲燃煤锅炉二次风配风方式对NOx分布影响的数值模拟

为了研究二次风配风方式对NOx生成的影响,针对某电厂660 MW超超临界旋流燃煤锅炉,利用Ansys软件数值模拟研究了二次风配风方式对NOx生成规律。数值模拟的结果与现场实际情况较吻合,验证了数值模拟结果的有效性,主要结论有：炉膛燃烧器区域是NOx的主要生成区;在第1层和第2层燃烧器之间区域NOx浓度较高,然后沿炉高方向NOx浓度逐渐降低;随着燃尽风量的增加,炉内高度方向各个截面的NOx平均浓度降低;随着燃尽风量增加,炉膛出口截面NOx浓度逐渐降低,但下降量逐渐减少。     

三次风对四角切圆锅炉燃烧和NOx排放的影响

针对国内某热电公司410 t/h四角切圆燃烧锅炉,基于CFD软件平台,对在额定负荷下单磨、双磨和无磨3种不同运行方式炉内的流动、燃烧及污染物生成进行数值模拟计算。计算结果表明,无论是单磨、双磨还是无磨运行,炉内最高温度均出现在燃烧器区域,温度分布与各组分浓度分布有着对应关系,高温区对应CO高浓度区和CO2,O2低浓度区。炉膛出口NOx浓度的高低顺序是：无磨最高,单磨次之,双磨最低。其主要原因是单磨运行形成的空气分级燃烧使得主燃烧区达到低氧燃烧,以及三次风含煤粉的再燃作用;双磨运行三次风量和含粉量更多,空气分级作用和再燃作用更强。炉膛出口烟温的高低顺序是：双磨最高,单磨次之,无磨最低。3种运行状态下的燃尽过程中HCN和焦炭N的氧化使得NO在炉膛高度沿程均有上升趋势。工程实践表明,数值计算结果与实际运行数据吻合良好。     

低负荷时炉膛出口氧量和燃烧器摆角对锅炉性能的影响

以一台660 MW锅炉为研究对象,在350 MW低负荷工况下,针对不同燃烧器投运方式,进行了炉膛出口氧量和燃烧器摆角对锅炉性能影响的现场试验和数值模拟。结果表明:在一定范围内,入炉总风量减少使炉膛出口的氧量降低,而主燃区燃烧延迟使得炉膛上部和出口的烟气温度上升;燃烧器摆角上摆后炉内燃烧火焰中心上移,再热蒸汽温度上升,有利于提高机组效率;同时燃烧器摆角和炉膛出口氧量的变化也会对炉膛出口的烟气温度偏差产生影响。通过对比数值模拟和现场试验的结果,认为投运ABCE四层燃烧器时,将炉膛出口氧量控制在4.2%,燃烧器上摆5.56°左右时,烟气温度特性较好;投运BCDE四层燃烧器时,将炉膛出口氧量控制在3.2%、燃烧器下摆2.4°左右时,烟气温度特性较好。     

旋流对冲锅炉烟煤低氮燃烧特性数值模拟

为研究烟煤在旋流对冲锅炉的燃烧特性,采用Fluent软件对396MW旋流对冲锅炉内烟煤燃烧进行模拟,并对炉内速度场、温度场、颗粒运动轨迹、O_2分布、CO_2分布及NO分布进行分析。结果表明:在炉膛下部有两个明显的涡流区域;主旋流燃烧器的内外二次风是旋流,在旋流燃烧器内部产生高温烟气回流区;沿炉膛高度方向横截面上O_2和CO_2平均体积分数分布呈互补的关系。     

600 MW机组燃煤锅炉耦合生物质气再燃污染物排放研究

为了研究生物质气种类及再燃区过量空气系数对燃煤耦合生物质气再燃过程的影响,基于Fluent软件搭建燃煤锅炉耦合生物质气化炉再燃燃烧模型,对某电厂600 MW机组四角切圆燃煤锅炉耦合2台20 t/h生物质气化炉再燃过程进行数值模拟,研究了秸秆气、食物垃圾气及沼气分别在再燃区过量空气系数为0.7、0.8、0.9工况下对炉内烟气温度场、组分场及炉膛出口NOx排放的影响。结果表明:生物质气再燃降低锅炉煤粉消耗量,使得主燃区燃烧温度降低,但同时使得炉内燃烧火焰中心上移,提高了炉膛出口烟气温度;生物质气再燃能有效改善锅炉污染物排放问题,生物质气内烃类化合物CH4含量越高,降低NOx排放的效果越好,秸秆气、食物垃圾气和沼气再燃降氮效果依次增加,沼气再燃降氮效果最好,最高可达41.20%;当再燃区过量空气系数为0.7~0.8时,再燃锅炉耦合系统降氮效果最好,再燃区过量空气系数继续升高时,降氮效果逐渐变差。     

超超临界锅炉磨煤机组合运行方式优化数值模拟

在不同磨煤机组合运行方式下,对一台1 000 MW超超临界前后墙旋流对冲燃烧煤粉锅炉进行了炉内流动、燃烧、传热与NOx排放特性数值模拟研究。模拟结果与试验测量值符合性较好。结果表明,不同的磨煤机组合运行方式对煤粉颗粒在炉膛内的停留时间、燃烧器区域空气分级效果、下炉膛出口烟气温度和水冷壁壁面热流分布有不同的影响。相比6台磨煤机运行,当5台磨煤机运行,停运上层燃烧器时,煤粉颗粒停留时间增加,飞灰含碳量降低,煤粉燃尽率增加;燃烧器区域空气分级效果得到强化,NOx排放量降低;下炉膛出口烟气温度降低,有利于降低大屏过热器挂渣的倾向。     

四角切向燃烧煤粉锅炉炉内气流组织与数值模拟

四角切向燃烧是我国电站煤粉锅炉广泛采用的燃烧方式。在实际运行中,由于气流在炉膛出口处有残余旋转,造成水平烟道两侧烟气的温度场和速度场分布不均,容易发生气流偏斜,导致火焰贴墙,引起结渣及燃烧不稳定。为了清楚地展示炉内气流分布情况,对四角切向燃烧煤粉锅炉炉内可能出现的几种气流组织工况分别进行了数值模拟,并分析了炉内气流的分布特性,得到了引起气流偏斜、火焰贴墙、结渣及燃烧不稳定的主要因素,为四角切向燃烧的煤粉锅炉内部的气流组织研究及其燃烧调整提供了重要的参考依据。     

600MW机组锅炉温度偏差特性的研究

某电厂600 MW机组切圆燃烧锅炉的温度偏差一直困扰着该机组的安全运行,为研究该锅炉温度偏差的特性,以此锅炉为研究对象,根据其结构、设计和运行参数,利用数值计算软件对炉内流动、传热和燃烧过程进行了三维数值模拟。研究表明,该锅炉炉内的高温区仍集中在炉膛中部,温度的整体分布趋势未变,只要保证温度分布不出现大的偏差,对炉膛的水冷壁是安全的。炉内的温度偏差与速度偏差存在正相关,烟气的残余旋转对炉内的温度分布存在一定的影响。炉膛出口温度分布不仅存在左右温度偏差,也存在上下温度偏差,且高温区集中在水平烟道中上部。     

水平燃料分级对煤粉炉燃烧特性影响的数值模拟研究

采用数值模拟的方法,对一台600 MWe燃烧褐煤的四角切向燃烧煤粉炉的燃烧与流动特性进行了研究,深入比较和了解水平燃料分级燃烧改造前后炉内燃烧与流动特性的不同,为该技术的进一步优化和燃烧调整提供依据。     

六角切圆锅炉低氮燃烧器改造前后燃烧特性的数值研究

为了研究褐煤燃烧六角切圆锅炉的燃烧稳定性问题,采用数值模拟技术对六角切圆锅炉低氮燃烧器改造前后的燃烧特性进行了计算,分析了改造前后炉内温度场、CO浓度以及燃尽风对整个炉内温度场的影响,并对燃烧器改造后炉内燃烧过程进行了试验。试验结果表明,低氮燃烧器改造后炉内温度场比改造前有了很大的改善,炉膛整个充满度较好,燃尽风的加入减少了炉膛出口飞灰可燃物,对煤粉的燃尽起了积极地作用,提高了燃烧效率和锅炉效率,但CO浓度有所增大。     

六角切圆燃烧锅炉燃烧器区域浓度场的PDA试验研究

以某电厂670t/h锅炉为原型,应用激光多普勒测速仪(PDA)对其冷态模型燃烧器区域的浓度场进行试验测量,研究发现,燃烧器六角布置的切向燃烧锅炉在炉膛角部和近壁区存在较高的煤粉浓度,成为高温受热面结渣的原因之一。     

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。     

四角切圆燃烧锅炉烟道内气体速度偏差的模化试验研究

以某电厂引进型300MW四角切圆燃烧锅炉为原型进行了冷态模化试验,对炉膛上部、水平烟道及转向室处烟气的流动进行模拟。通过了解上部炉膛和水平烟道各受热面烟气沿高度和宽度方向的速度分布,探明烟气在烟道内的流动规律,为减小水平烟道烟速偏差和优化锅炉结构提供了重要的参考依据。     

解决六角切圆锅炉结渣问题的研究及工程应用

针对某六角切圆燃烧煤粉锅炉存在的水冷壁及炉膛出口过热器区域结渣问题，借鉴四角切圆锅炉的经验和研究成果，对射流偏转情况和结渣原因进行理论分析，并结合燃烧器区域气固两相流动的PDA(Particle Dynamics Analyzer)冷态模化试验，提出了工程技术改造方案，取得了很好的工程应用效果。研究表明，适当地采用一、二次风同心双切圆形式布置，能够有效地改善炉内的流场分布，从而抑制受热面结渣现象的发生。