燃尽风对NOx炉内分布影响的数值模拟研究

为了研究燃尽风对NOx炉内分布的影响,采用TASCFLOW软件使用数值模拟方法,对一台现役锅炉进行了4种工况的数值模拟,通过分析不同负荷下投停燃尽风时炉内温度,O2,CO和NOx浓度分布,研究了燃尽风对NOx炉内分布的影响,得出了一些有参考价值的结论和数据。     

600 MW机组煤粉混燃生物质气锅炉燃烧特性研究

为研究不同生物质气喷口位置对锅炉燃烧特性影响,针对600 MW机组煤粉混燃生物质气锅炉,基于ANSYS软件数值研究了生物质气喷口位置变化对炉内温度分布、组分分布以及NOx质量浓度分布的影响,得到了生物质气喷口位置对炉内燃烧及NOx生成影响规律。结果表明:燃煤锅炉混燃生物质气对煤粉燃尽率影响不大,相比于纯煤燃烧工况,炉膛出口烟温和NOx质量浓度降低;在研究的工况范围内,随着生物质气喷口位置的升高,炉膛出口烟温上升,NOx质量浓度先降后升,燃烧器区域O2和CO质量分数降低,CO2质量分数上升;当生物质气喷口位于第2层一次风喷口处时,炉内混燃状况最好,炉膛出口NOx质量浓度最低。     

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。     

燃烧调整对NOx排放及锅炉效率的影响

为控制NOx排放,在1025t/h锅炉上进行了燃烧调整试验.通过改变氧量、上三次风、燃尽风以及二次风配风方式等因素,研究不同工况下NOx浓度及锅炉效率变化规律.试验表明,不同氧量工况下炉内火焰平均温度基本不变,随氧量增加,燃料型NOx急剧增加,锅炉效率升高;随上三次风比例增加,NOx和锅炉效率都下降; 随着燃尽风挡板开度增大,炉内火焰平均温度下降,NOx排放浓度下降,锅炉效率变化较小;不同配风方式下,束腰型配风工况的锅炉效率最高,NOx排放量最低,均匀配风工况下NOx排放浓度增加了14.20%.在保持一定锅炉效率的前提下,燃烧调整可以降低NOx排放浓度10%～20%.     

1025t/h旋流燃烧器煤粉炉降低NO_x生成的数值模拟

针对某电厂运行中NOx排放量过高的问题,通过对NOx生成机制以及电厂实际燃用煤质的分析,采用去除部分卫燃带以及将主燃区内部分三次风移至主燃区上方的空气分级燃烧技术,对炉内进行降低NOx排放的改造。利用数值计算软件对改造前后的炉内温度水平、组分分布及NOx生成规律进行研究。计算结果表明,改造后,主燃区内氧量降低,炉内整体温度分布水平下降,缺氧燃烧造成主燃区内还原性气氛增强,有效地抑制了燃烧过程中NOx的生成。改造后的试验结果也表明,上移三次风后,炉内NOx生成量显著降低。继续增大上移三次风量的比例,NOx排放浓度持续降低,但飞灰含碳量逐渐升高。综合改造后的试验结果,上移三次风比例为70%时,炉膛出口NOx浓度较改造前降低了40%且对炉内燃烧影响较小,改造效果较好。     

电站锅炉NO_x排放特性试验研究

针对某热电厂300 MW锅炉,通过改变燃尽风量、运行氧量、机组负荷等参数,研究了不同燃烧方式对锅炉NOx排放量的影响。结果表明:随着燃尽风挡板开度增大,NOx排放浓度逐渐降低,燃尽风挡板全开时NOx排放浓度比开度为30%时降低19%;随氧量增多,NOx排放浓度逐渐增大,省煤器出口氧量为4.25%时的排放浓度比氧量为3.35%时升高43.5%;在锅炉降负荷过程中,炉膛内含氧量比炉膛温度的影响更大,210 MW负荷下NOx排放浓度比300 MW负荷增大12.8%。     

低NOx切向燃煤锅炉炉膛配风模拟

为优化低NOx切向燃烧锅炉炉内风粉分布,建立了切向燃烧锅炉炉内风粉分布的监测模型,得到炉膛主燃烧区和燃尽区等局部区域过剩空气系数与风箱-炉膛出口差压、二次风挡板开度以及磨煤机风煤流量等参数的关系;基于该模型,开发了炉膛风粉分配模拟系统,对一台实际运行锅炉的风粉分布状态进行了改进模拟,结果表明,改进后的配风方式有利于减少送风机电耗,提高煤粉的燃尽度。     

改变燃尽风风量配比对660MW超超临界前后对冲煤粉锅炉炉内燃烧影响的数值模拟研究

利用ANSYS FLUENT14.0软件对某电厂660 MW超超临界旋流燃烧煤粉锅炉变燃尽风风量对NOx生成规律的影响进行数值模拟研究,数值模拟的结果与现场实际情况吻合比较好,验证了数值模拟结果的有效性,主要结论如下:总二次风量不变,改变燃尽风风量对炉内温度场分布的影响较大,对炉膛出口烟温影响较小;改变燃尽风风量对炉内NOx浓度影响较大;随着燃尽风风量的增加,炉膛出口CO的平均体积分数逐渐增加,炉内燃烧化学不完全热损失逐渐增大,锅炉热效率降低;在综合考虑锅炉的安全性、热效率和NOx排放量3个因素时,燃尽风风量的比例应该控制在23%～30%内。     

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.     

煤粉锅炉防止高温腐蚀及降低NO_x排放的优化调整

对某电厂2台300 MW和2台600 MW煤粉锅炉进行了相关燃烧优化调整实验,通过对其不同负荷下O2、CO和NOx含量的测试,结合二次风挡板开度的变化,获得了不同工况CO和NOx含量等变化规律,其中CO含量随O2含量变化较大,在相同燃尽风挡板开度下,随O2含量增加,CO含量逐渐减少,而负荷变化对NOx含量影响较小,NOx含量随O2含量增加而增加。另外通过燃烧调整在有效防止高温腐蚀的基础上,提出各煤粉炉不同工况下控制NOx生成的最佳燃尽风开度和O2含量,在保持一定锅炉效率的前提下,可降低NOx生成量10%~20%。     

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。     

300MW煤粉/高炉煤气混燃锅炉NO_x优化数值模拟

利用Fluent软件对某钢厂300 MW煤粉/高炉煤气混燃锅炉进行数值模拟,探讨了燃烬风配比、高炉煤气配比、过量空气系数及运行负荷等因素对炉膛内CO浓度分布及NOx浓度分布的影响规律。研究表明:燃烬风配比增加,燃烧器附近的CO浓度峰值增加且炉膛内部的NOx浓度整体降低;高炉煤气配比增加,炉膛内部的CO浓度的峰值下降,同时NOx浓度呈整体下降趋势;随着过量空气系数增加,燃烧器上部的CO浓度均有所下降,而NOx浓度逐渐上升;运行工况对炉膛内部CO浓度的分布影响不大,随着负荷的降低,峰值略有升高,然而NOx浓度分布在燃烧器上部受负荷影响较显著,随着负荷下降,NOx浓度逐渐下降。     

贫煤空气分级燃烧NOx排放特性试验研究

采用煤粉燃烧自维持一维试验炉研究了低挥发分贫煤空气分级燃烧和NOx排放特性,重点研究了空气分级深度、分级燃尽风喷口位置对贫煤燃烧NOx排放的影响,探索能够实现低NOx排放的空气分级燃烧布置方式。结果表明:随着主燃区过量空气系数αM减小,炉膛出口NOx质量浓度逐渐降低,当αM为0.70时NOx还原效率可以达到33.1%;随着分级燃尽风位置比Ms增加,煤粉颗粒在还原区内停留时间延长,炉膛出口NOx质量浓度进一步降低,并存在一个最佳分级燃尽风位置比;当αM为0.85时,最佳分级燃尽风位置比Ms为0.47,对应的炉内NOx还原效率为37.7%。     

旋流燃烧锅炉的NOx排放数值模拟研究

某台300 MW机组旋流燃煤锅炉通过增大燃尽风量的方法降低了炉内NOx的生成量.利用计算流体力学(CFD)软件对改进前后炉内的实际燃烧情况、燃烧产物的组分浓度分布以及NOx的生成规律进行数值模拟研究.结果表明,改进后主燃区内氧量减小,温度降低,CO浓度增大,使得炉内热力型NOx和燃料型NOx的生成量减少,有效抑制了NOx的生成,降低了锅炉的总体NOx排放量.     

切圆锅炉空气分级NO_x生成特性空间分布研究

针对某电厂NOx排放过高的问题,通过对NOx的形成机制以及煤质分析,运用CFD软件模拟锅炉炉内燃烧状况,采用空间分布法分析600MW锅炉深度空气分级燃烧下NOx的生成特性。计算结果表明,空间分布法能够详细的说明NOx生成特性;燃烧器喷口附近区域NOx的生成与还原最为剧烈;挥发分析出速率与焦炭燃尽速率对HCN生成有着重要的影响;HCN与一、二风的混合程度影响了主燃区燃烧器喷口下游燃料型NOx反应速率;燃料型NOx生成速率明显大于热力型NOx生成速率,控制NOx的产生最主要是控制燃料型NOx的生成与还原。分离燃尽风(separated over fired air,SOFA)投入使得主燃烧器区域缺氧程度严重,主燃区NOx整体浓度较低,后期未完全燃烧物质的补燃影响了出口截面NOx浓度;采用SOFA分级能够在保障NOx得到还原的前提下,进一步促进焦炭的燃尽,降低出口烟温和飞灰含碳量。     

超临界350MW机组W火焰锅炉多次引射分级燃烧三次风倾角数值优化

针对某台新建的采用多次引射分级燃烧技术的超临界350 MW机组W火焰锅炉,采用数值计算研究了三次风倾角分别为0°、10°、20°、30°时对炉内流动和燃烧的影响。结果表明:三次风倾角为0°和10°时,炉内流场偏斜,下炉膛利用率偏低,炉膛出口烟气温度及NOx排放质量浓度较高;当三次风倾角增至20°后,炉内流场趋于对称,气流下射深度大,炉膛出口烟气温度及NOx排放质量浓度较佳;进一步加大三次风倾角至30°时,气流下冲过深,对冷灰斗产生明显的冲刷且冷灰斗内温度较高。综合考虑炉内流场对称性、炉膛出口烟气温度和NOx排放,三次风倾角取20°为宜。     

超临界600 MW机组CFB锅炉NOx排放分布特性实炉试验

为了进一步研究循环流化床（CFB）锅炉NOx排放分布特性及变化规律,有针对性地进行设计优化、技术改造及运行调整等,本文在某台超临界600 MW机组CFB锅炉上进行了NOx排放分布特性实炉试验,得到了锅炉炉膛、分离器等部位NOx质量浓度的分布及变化规律,提供了炉内复杂气氛条件下NOx排放的基础数据,并提出了合理控制运行风量及给煤量,优化一、二次风配比,提高二次风口位置,以及采用烟气再循环和低过量空气系数运行等降低NOx原始排放质量浓度的技术措施,可为大型CFB锅炉设计、改进及运行等提供参考。     

350MW循环流化床锅炉变负荷过程中污染物排放研究

本文基于MATLAB/Simulink平台,针对某350 MW循环流化床（CFB）锅炉,通过建立脱硫脱硝数学模型以及CFB锅炉流动、传热、燃烧整体数学模型,对CFB锅炉炉内生成的SO2和NOx进行了数值模拟研究,给出了变负荷过程中,炉内污染物生成的变化情况,并分析了钙硫摩尔比、一二次风配比以及上下二次风配比等参量变化对炉内原始SO2、NOx排放质量浓度的影响。仿真结果表明:1）增加钙硫摩尔比可以快速降低SO2排放,降负荷时,当钙硫摩尔比从2.0升高到2.2时,SO2排放质量浓度即可降低到降负荷之前的质量浓度水平;2）降低一二次风配比可以有效降低SO2和NOx排放,升负荷时,当一次风比从48%降低到42%时,NOx排放质量浓度降低到低于升负荷之前的水平,降负荷时,当一次风比从48%降低到45%时,SO2排放质量浓度即可降至降负荷之前的水平;3）增加上下二次风配比可以降低NOx排放,但会导致SO2排放质量浓度升高,所以在增加上下二次风配比调节NOx排放的同时需增加钙硫摩尔比来控制SO2排放。     

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％.     

低负荷一次风掺烟量对Π型切圆锅炉NOx生成特性影响

锅炉在低负荷运行时,为了保证携粉能力,一次风量不能随负荷等比例降低,导致燃烧初期氧煤比增大,NOx生成量增加。采用一次风掺烟方式,将风量与氧量解耦,分别控制一次风量和氧量,保证一次风量的同时降低含氧量,可从源头减少NOx的生成。以某330 MW机组锅炉结构参数和低负荷运行参数为依据,对该锅炉在低负荷一次风不同掺烟量进行数值模拟研究,分析不同的掺烟量对炉内截面平均温度、氧体积分数、CO体积分数以及NOx生成质量浓度的影响。结果表明:低负荷一次风掺烟能有效降低锅炉NOx的生成,随着掺烟量的升高,炉内截面平均温度逐渐降低,CO体积分数逐渐降低,炉膛出口平均温度逐渐升高,NOx生成质量浓度减少;掺烟量为15%时与未掺烟比较,炉内NOx生成质量浓度降低79.92 mg/m3。