生物质(气)耦合燃煤锅炉运行性能及污染物分析

为了对比分析生物质与燃煤直接燃烧和生物质气耦合燃煤对锅炉运行性能及污染物排放的影响,基于660 MW燃煤锅炉和30t/h生物质气化炉,搭建生物质气化耦合燃煤锅炉系统模型.在额定工况下,选取松木、木屑、污泥3种生物质,进行气化,对比分析生物质和生物质气与燃煤耦合燃烧2种情况下的锅炉运行性能及燃烧产物的变化规律.结果 表明:生物质直接掺烧提高了炉膛燃烧温度和排烟温度,锅炉热效率均低于纯煤燃烧的锅炉热效率.生物质气掺烧降低了炉膛燃烧温度,提高了锅炉热效率.松木气的炉膛燃烧温度降低了45.26℃,木屑气的排烟温度降低了为41.32℃.生物质气掺烧对NOx减排效果更为显著,木屑气掺烧生成的NOx质量浓度最低;生物质直接燃烧对SOx的减排效果更好,松木掺烧生成的SOx质量浓度最低.     

燃煤锅炉掺烧松木气燃烧过程数值模拟研究

为了分析掺烧松木气对燃煤锅炉燃烧过程以及燃烧产物的影响,基于Fluent软件搭建了松木气与煤粉的混合燃烧模型,对300 MW燃煤锅炉的纯煤燃烧以及掺烧10%,20%,30%生物质气的4种工况进行数值模拟。在保证锅炉总输入热不变的情况下,得到了不同工况下锅炉炉膛内燃烧温度、烟气组分和NOx排放随炉膛高度的分布情况。模拟结果表明:与纯煤燃烧工况相比,掺烧松木气时炉内燃烧温度有明显下降,当掺烧比例分别为10%,20%,30%时,燃烧区域截面平均温度分别下降了46,88,104 K;掺烧松木气也会引起了烟气组分的变化,炉膛下部的O2体积分数明显增大,CO和CO2的体积分数明显减小;随着松木气掺烧比例的增加,锅炉炉膛出口处的NOx的质量浓度分别下降了47,148,198 mg/m3。     

生物质气掺烧对煤污染物排放特性影响的Aspen Plus数值计算研究

为了分析生物质气与煤混合燃烧对锅炉燃烧产物的影响,基于Aspen Plus建立了生物质气化以及合成气与煤混合燃烧模型,对含水率为20%的松木气化的合成气与不同品质的煤种的混合燃烧过程以及污染物排放特性进行研究。改变生物质气的掺烧比例,随着输入锅炉空气流量的变化,确定出各种工况下的锅炉最高燃烧温度,得到对应燃烧温度下的NOx,SO2等污染物的排放值。结果表明,随着煤种质量的降低和掺烧比例的增加,煤与生物质气混烧后的最高燃烧温度均降低;无论是优质煤还是劣质煤,与生物质气掺烧后,均可以使污染物NOx,SO2随生物质气掺烧比例的增加而减少,即减排率随掺烧比例的增加而增加。     

煤粉和生物质气混燃锅炉燃烧特性数值模拟研究

为了研究煤粉与生物质气混燃对锅炉燃烧特性以及燃烧产物的影响,基于Aspen软件搭建了生物质气化模型,得到气化效率最高时的生物质气;基于Fluent软件搭建生物质气与煤粉的混合燃烧模型,在保证锅炉总输入热不变的情况下,分析煤粉锅炉掺烧10%不同的生物质气的锅炉炉膛温度分布和主要的烟气组分。结果表明:在分别掺烧10%的松木气、秸秆气和木屑气后相对于纯煤粉燃烧,炉膛燃烧区温度由1 843 K下降到1 789 K,炉膛出口烟温增大,O_2和CO出口体积分数增大,CO_2出口体积分数降低,NO_x出口质量浓度值由原来的548 mg/Nm~3降到500 mg/Nm~3以下。     

生物质(气)耦合燃煤锅炉燃烧特性数值模拟

为了研究不同类型生物质对煤粉耦合生物质再燃锅炉燃烧特性的影响,基于FLUENT模拟软件,选取某超超临界660 MW锅炉作为研究对象,搭建煤粉锅炉耦合生物质(气)再燃模型,对锅炉进行改造,在最顶层二次风喷口和燃尽风之间增添生物质(气)再燃喷口,分别对纯煤燃烧,生物质固体再燃,生物质气体再燃等不同工况的燃烧特性进行数值模拟,研究燃烧区温度场,组分分布以及炉膛出口烟气中CO2和NOx质量浓度分布的变化规律.结果 表明:生物质再燃降低锅炉煤粉消耗量,使得主燃区燃烧温度降低,同时使得炉内燃烧火焰中心上移,炉膛出口CO体积分数上升,增加了排烟热损失;相比于纯煤工况,生物质固体和生物质气再燃均可以使炉膛出口CO2和NOx的体积分数降低,但是生物质气效果要明显高于生物质固体.其中食物垃圾气体再燃减少CO2排放与降氮效果最好,CO2减排率可达13.87％,降氮率可达24.13％.     

生物质(气)耦合燃煤锅炉燃烧特性数值模拟

为了研究不同类型生物质对煤粉耦合生物质再燃锅炉燃烧特性的影响,基于FLUENT模拟软件,选取某超超临界660 MW锅炉作为研究对象,搭建煤粉锅炉耦合生物质(气)再燃模型,对锅炉进行改造,在最顶层二次风喷口和燃尽风之间增添生物质(气)再燃喷口,分别对纯煤燃烧,生物质固体再燃,生物质气体再燃等不同工况的燃烧特性进行数值模拟,研究燃烧区温度场,组分分布以及炉膛出口烟气中CO2和NOx质量浓度分布的变化规律.结果 表明:生物质再燃降低锅炉煤粉消耗量,使得主燃区燃烧温度降低,同时使得炉内燃烧火焰中心上移,炉膛出口CO体积分数上升,增加了排烟热损失;相比于纯煤工况,生物质固体和生物质气再燃均可以使炉膛出口CO2和NOx的体积分数降低,但是生物质气效果要明显高于生物质固体.其中食物垃圾气体再燃减少CO2排放与降氮效果最好,CO2减排率可达13.87％,降氮率可达24.13％.     

燃尽风及生物质气对燃煤锅炉燃烧过程及NO_x排放影响的数值模拟

为研究燃尽风以及掺烧生物质气对燃煤锅炉燃烧及NO_x排放的影响,对某电厂330 MW机组燃煤锅炉进行空气分级燃烧改造,在其主燃烧器上方5 m处增加3层分离式燃尽风(SOFA),基于FLUENT模拟软件,搭建了纯煤燃烧和煤粉掺烧生物质气模型,对锅炉无SOFA、有SOFA(15%和20%配风比)、有SOFA(15%和20%配风比)同时掺烧松木气等5种工况的炉内燃烧过程进行了数值模拟,分析不同工况下炉内速度场、温度场、组分场及污染物NOx排放特性。结果表明:在无SOFA和有15%SOFA工况下,一次风、二次风均能形成良好切圆,速度场稳定,在20%SOFA配比下,燃尽风切圆不太理想;与无SOFA纯煤燃烧工况相比,有SOFA工况下,主燃烧区中心温度均有所降低,分别降低了3. 31、27. 48、6. 78和40 K,而在SOFA区域温度有所上升,炉膛出口CO和O_2体积分数增大,CO2体积分数减小,与纯煤无SOFA工况相比,当SOFA配风比从15%增至20%时,NOx炉膛出口平均质量浓度在纯煤工况下分别降低了10. 76%和13. 28%,而在掺烧工况下分别降低了26%和28. 4%。     

300MW燃煤锅炉掺烧生物质燃气的数值模拟

为了探究掺烧生物质燃气对燃煤锅炉燃烧特性的影响,基于Fluent软件,选取某电厂亚临界300 MW锅炉作为研究对象,搭建生物质燃气与煤粉的混合燃烧模型,对纯燃煤工况和混燃工况开展数值模拟,其中混燃工况按锅炉总输入热量的20%计算生物质燃气量,通过改变生物质燃气的喷口位置分析炉膛内的速度场、温度场、烟气组分及污染物NO_x的变化规律。结果表明:与纯燃煤工况相比,掺烧生物质燃气后炉膛最高温度、出口烟温和NO体积分数降低;在不改变炉膛总体结构的情况下,生物质燃气喷口位置对炉膛温度分布和NO排放有较大影响。     

污泥掺烧方式对燃煤锅炉燃烧影响的模拟研究

为了确保燃煤锅炉掺烧污泥后炉内燃烧安全稳定并控制NO_x的生成,以国内某典型1 000 MW超超临界燃煤锅炉为研究对象,利用CFD软件计算研究了不同的污泥掺烧方式对锅炉温度场和NO_x生成的影响。结果表明：在燃煤锅炉不同层的燃烧器掺烧污泥,掺烧污泥的燃烧器对应高度均出现了温度的下降和NO_x排放浓度的降低;随着污泥分别由下往上在B,D,F层燃烧器进行掺烧,在炉膛出口处烟温升高,NO_x排放浓度降低;在保持F层燃烧器总热值不变的情况下进行掺烧时,能保证锅炉整体温度水平,掺烧污泥比例越高,炉膛出口烟温越低,NO_x生成量越少;在F层燃烧器掺烧污泥燃烧效果较好,有利于NO_x减排,是最适合污泥掺烧的燃烧器层。     

Numerical Study on Biomass Gas Reburning in a 600 MW Supercritical Coal-fired Boiler

利用FLUENT数值软件对某电厂600 MW超临界前后墙对冲旋流燃煤锅炉进行了600℃时玉米秆气化气、稻秆气化气和小麦秆气化气再燃的数值模拟,研究了不同生物质气化气、再燃量对炉内燃烧、炉膛出口烟气温度及NO、CO2、CO生成的影响.结果表明：小麦秆气、玉米秆气、稻秆气的最大脱氮率分别是41%、40%、38%;随着生物质气体再燃量的增加炉膛出口CO2、NO排放浓度降低,温度和CO浓度升高;生物质气体再燃能有效降低NO排放浓度,而且对锅炉的正常运行影响较小;麦秆气、玉米秆气和稻秆气的脱氮率依次降低.