基于火焰图像分析的1000MW电站锅炉炉膛温度及发射率同时测量研究

文中提出了一种基于线性发射率模型的电站锅炉煤粉火焰温度及发射率检测技术,并利用自主设计的便携式炉膛温度检测系统测量了1 000 MW超超临界锅炉炉膛上、中、下三层(37 m、27 m、23 m)燃烧器区域的火焰温度及发射率(535 nm),测量结果与基于灰性假设的温度和发射率测量结果进行了比较。测量结果表明:锅炉在710 MW负荷下煤粉火焰的温度范围为1 799～1 992 K,发射率范围为0.32～0.66;煤粉燃烧火焰在可见光波段内并非灰性,光谱发射率随波长的增大而减小,因此,测温过程中不宜采用灰性发射率假设。现场实验结果表明:燃烧器对冲布置煤粉炉前后墙两侧燃烧器出口附近的火焰温度与发射率高于远离燃烧器出口的炉膛中间区域,前墙燃烧器出口附近的平均发射率随高度增加而增加;燃烧区最高平均温度、最高温度、最高平均发射率和最高发射率均出现在上层前墙燃烧器出口附近,分别为1 951 K、1 992 K、0.56和0.66。     

低氧稀释条件下煤粉颗粒燃烧特性实验研究

在平面扩散火焰煤粉燃烧实验系统上采用光纤光谱仪和CMOS相机分别测量了不同燃烧气氛(O_2/N_2、O_2/CO_2)、热协流温度(1 473～1 873 K)和氧气体积分数(5%～20%)下烟煤煤粉燃烧火焰的辐射光谱和火焰图像,获得了不同燃烧条件下煤粉颗粒温度沿程分布和燃烧特性。结果表明:在O_2/N_2或O_2/CO_2气氛下,随着热协流温度和氧气体积分数的降低,火焰颜色由亮黄色逐渐转变为暗红色,煤粉颗粒温度降低;随着热协流氧气体积分数的下降,煤粉颗粒温度波动系数减小了37%,颗粒温度分布更均匀;与O_2/N_2气氛相比,O_2/CO_2气氛下煤粉火焰光强减弱,煤粉着火距离增加,煤粉颗粒的平均温度降低了24～103 K,颗粒温度波动系数最大减小了24%。     

低氧稀释条件下不同煤种着火燃烧特性实验研究

在平面火焰煤粉燃烧实验系统上研究了O2/CO2气氛中不同热协流温度(1473～1873 K)和氧气体积分数(5％～20％)下神木西烟煤、长平贫煤和济源无烟煤煤粉的着火和燃烧特性.采用光纤光谱仪和CMOS相机分别获取了煤粉燃烧的火焰辐射光谱和火焰图像,比较了不同燃烧条件下不同煤种的煤粉着火距离、颗粒温度和颗粒温度波动系数.结果 表明:随着热协流氧气体积分数的减小,煤粉火焰长度和着火距离增加,颗粒平均温度下降,颗粒温度波动系数减小;煤粉挥发分质量分数越高,颗粒温度波动系数越小,颗粒温度分布越均匀;在热协流温度为1473 K、氧气体积分数为5％的条件下,神木西烟煤的煤粉颗粒温度波动系数为2.0％,比济源无烟煤低70％,更易于实现煤粉的低氧稀释燃烧.     

基于富氧燃烧的超高温火焰点火实验研究

为应对火电机组锅炉内燃式点火燃烧器存在的结焦和烧损问题,提出了一种基于富氧燃烧的超高温火焰点火方法。利用热态实验的方法研究了超高温火焰发生器在纯氧条件下的着火特性,重点分析了火焰特征与氧气体积流量的内在联系,提出外燃式富氧-煤粉燃烧器模型,并通过实验研究了该燃烧器点燃贫煤煤粉气流的实际情况,分析了给煤量和氧气体积分数对煤粉燃烧的影响。结果表明:在纯氧助燃条件下,超高温火焰发生器能够产生温度高达1 970℃的眩白色燃油火焰;本方法产生的煤粉火焰的最高温度达到947℃,煤粉气流的最佳煤粉浓度为0.35 kg/kg,最佳氧气体积分数范围为33%～37%。     

基于可调卫燃带的燃煤锅炉燃烧稳定性分析

介绍了可调卫燃带的技术背景,建立了判断煤粉气流着火稳定性的着火热模型及热平衡模型,在此基础上,详细分析了可调卫燃带对煤粉气流燃烧稳定性的影响。结果表明,煤种和负荷变化时,可调卫燃带能够减小煤粉火焰向水冷壁的辐射传热量,提高燃烧器附近区域内的烟气温度,在低负荷时能够保证人炉煤粉气流具有足够的着火热,使煤粉火焰维持在稳定着火燃烧的热平衡状态。     

低NOx燃烧器燃烧特性的数值模拟

研究对350MW电站锅炉采用低NOx燃烧器和常规直流煤粉燃烧器的燃烧过程进行了数值模拟.数值分析结果表明炉内的最高温度出现在燃烧器上部附近,在此区域,锅炉采用低NOx燃烧器的火焰中心温度比常规燃烧器的要高出100℃多,而对应2种燃烧器的截面平均温度沿炉高没有明显的区别;燃烧器区域的截面温度场呈现出马鞍形分布,即炉膛中心和炉壁附近的温度较小,其二者中间环形区域的温度最高;周期性变化的一次风喷嘴截面的火焰平均温度较高,二次风喷嘴截面的火焰平均温度较小,二者相差300℃左右,炉膛的切圆直径在燃烧器上部附近最小,在燃烧器区域,切圆直径几乎为常数,在燃烧器的上部和下部区域,炉膛截面的切圆直径较大;低NOx燃烧器和常规直流煤粉燃烧器所对应的切圆直径,在燃烧器的上部附近,低NOx燃烧器相应的切圆直径要大一些,在其它的区域中二者相应的切圆直径没有明显的区别.     

柴油机缸内火焰辐射的新有效吸收系数模型

从零维区域法模型出发，得到了柴油机缸内辐射传热单区模型中壁面有效吸收系数新的计算式。试验结果比较表明：建立的新模型能更准确地计算缸壁所得的辐射热流量；壁面有效吸收系数是壁面黑度和火焰辐射系数的函数，并随壁面黑度的增大而增大，随火焰辐射系数的增大而减小。与新模型方法相比，传统方法的相对误差随壁面黑度的增大而减小，当壁面黑度为0．6时，最大相对误差达18．9%。     

光谱法火焰检测技术研究

利用CCD光纤光谱仪测量和分析火焰的辐射光谱可以得到火焰的温度和黑度。光谱法获得的火焰温度和传统热电偶方法获得火焰温度存在较大的差异,两者存在关联性,但不宜将两者的数值大小直接进行比较。通过测量火焰的温度和黑度,我们可以对燃烧的过程进行相应的分析判断,为诊断火焰的燃烧状态提供判断依据。     

煤粉射流吸热着火稳燃机理及新型稳燃技术的探讨

详细地介绍煤粉射流在炉膛内着火的机理，全面地分析了对流换热和辐射换热对不同粒径煤粉颗粒的加热作用，对传统的煤粉着火作了评论和分析，同时分析了其它影响火焰稳定的因素。分析了直流煤粉燃烧器和旋流燃烧器稳燃机理，着重指出了这两类燃烧器各自的优缺点。在综合了直流和旋流煤粉燃烧器优点的基础上，提出了一种多功能、可调节、自适应外旋流、内直流煤粉主燃烧器，初步讨论了其应用的可能性。     

段法模型在柴油机缸内辐射传热的应用

从段法基本概念出发，推得了柴油机缸内火焰段对整个缸壁段的辐射全交换面积计算式，并以此为基础给出了缸内辐射传热的单区段法模型。与实验结果比较表明，该模型能更准确地模拟缸内辐射传热量。将该模型与传统的单区模型比较，可得到壁面有效吸收系数的表达式，它是壁面黑度和火焰辐射系数的函数，并随壁面黑度的增大而增大，随火焰辐射系数的增大而减小。而传统的方法认为壁面有效吸收系数仅为壁面的黑度的函数。     

某电厂220t/h锅炉煤粉燃烧器改造设计方案

为提高某电厂220t/h煤粉锅炉燃烧器低负荷稳燃能力，拟采用浓淡燃烧技术对该炉燃烧器进行改造；下层燃烧器采用水平浓淡燃烧器，上层燃烧器采用上下浓淡燃烧器；为保证低负荷时的主蒸汽温度，上层燃烧器为摆动式燃烧器。     

煤粉浓度对火焰温度影响的试验研究

根据质量作用定律及燃烧基本理论，本文提出采用较高的煤粉锅炉入炉的煤粉浓度以使提高着火区火焰温度，从而使燃烧更加稳定，在单火嘴热态试验台上，用黄石电厂和汉川电厂的两个煤种，分别采用多个不同的煤粉浓度进行了燃烧试验。     

摆动式水平浓淡风煤粉燃烧器在670 t/h锅炉的应用研究

我厂2号锅炉(DG 670/13.7-8A)为四角切圆布置,一、二次风间隔布置,分上下两组,设计煤种为晋中贫煤.在实际运行中,煤质不稳定,锅炉着火和燃烧稳定性差.采用"摆动式水平浓淡风煤粉燃烧器"技术对燃烧器改造后,燃烧效率提高0.84%、在300 t/h时能稳定燃烧、炉膛无结渣,锅炉参数稳定.     

Mechanism analysis on the pulverized coal combustion flame stability and NOx emission in a swirl burner with deep air staging

Low NOx burner and air staged combustion are widely applied to control NOx emission in coal-fired power plants. The gas-solid two-phase flow, pulverized coal combustion and NOx emission characteristics of a single low NOx swirl burner in an existing coal-fired boiler was numerically simulated to analyze the mechanisms of flame stability and in-flame NOx reduction. And the detailed NOx formation and reduction model under fuel rich conditions was employed to optimize NOx emissions for the low NOx burner with air staged combustion of different burner stoichiometric ratios. The results show that the specially-designed swirl burner structures including the pulverized coal concentrator, flame stabilizing ring and baffle plate create an ignition region of high gas temperature, proper oxygen concentration and high pulverized coal concentration near the annular recirculation zone at the burner outlet for flame stability. At the same time, the annular recirculation zone is generated between the primary and secondary air jets to promote the rapid ignition and combustion of pulverized coal particles to consume oxygen, and then a reducing region is formed as fuel-rich environment to contribute to in-flame NO_X reduction. Moreover, the NOx concentration at the outlet of the combustion chamber is greatly reduced when the deep air staged combustion with the burner stoichiometric ratio of 0.75 is adopted, and the CO concentration at the outlet of the combustion chamber can be maintained simultaneously at a low level through the over-fired air injection of high velocity to enhance the mixing of the fresh air with the flue gas, which can provide the optimal solution for lower NOx emission in the existing coal-fired boilers.     

O2/CO2气氛下炉内煤粉切圆燃烧数值研究

对某电厂600 MW切圆燃烧锅炉进行了O2/CO2气氛下炉内流动、传热和燃烧过程的数值研究。结果表明:在O2/CO2气氛下,随着氧气摩尔浓度的增加,炉内温度升高,高温区变大,对煤粉的着火燃烧有利;但考虑到燃烧器安全和水冷壁结渣,氧气摩尔浓度不能太高,对燃用文中煤质的锅炉其极限摩尔浓度在40%至45%之间。O2/CO2气氛对现有切圆燃烧锅炉的上层燃烧器煤粉的燃烧影响较小,对下层燃烧器煤粉的燃烧影响较大。与空气气氛煤粉燃烧相比,炉内火焰中心上移,且在氧气摩尔浓度不太高时,炉内温度分布特性有利于防止水冷壁的结渣。     

微油气化点火燃烧器的结构优化研究

用FLUENT软件对微油气化点火燃烧器的内部燃烧特性进行了三维流动数值模拟,模拟计算并分析比较了单双侧油枪的燃烧特性和油枪结构由圆管改成渐缩管后的燃烧效果。模拟结果表明,把点火油枪由原来的单侧改成双侧、把油枪结构由圆管改成渐缩管后,效果更好,有利于煤粉的快速着火燃烧。     

微油点火技术在中小型煤粉锅炉中的应用

在中小型煤粉锅炉中采用微油点火设备,用很少的燃料油获得刚性极强,温度较高的稳定火焰,利用该高温火焰,将通过煤粉燃烧器的一次风、煤二相气流温度迅速升高至该煤粉的着火温度,从而实现煤粉的稳定燃烧,在保证燃烧效率和锅炉出力的同时,大大降低了燃油成本,提高了经济效益。     

通过煤粉浓缩预热低NOx燃烧器实现高温空气燃烧技术的研究

以煤粉浓缩预热低NOx燃烧器(PRP)为例,说明了通过组织高温烟气回流快速预热低风煤比的一次风煤粉气流,可以在燃煤锅炉上实现具有高稳燃和低NOx排放性能的高温空气燃烧.工业试验和应用表明:PRP燃烧器特殊的预热室结构可以有效控制一次风粉的预热,快速加热煤粉颗粒并使之在达到燃烧器喷口时接近着火温度,因而具有优异的煤种适应性、低负荷稳燃能力和低NOx排放特性,是在燃煤锅炉上实现高温空气燃烧的一种良好的燃烧器.     

四角燃烧煤粉锅炉稳燃技术的分析与应用

针对煤粉锅炉燃烧的稳定特性，从稳燃型煤粉燃烧器，煤粉浓度淡燃烧，二次风对一次风着火的影响以及炉内实际切圆等四个方面提出了稳定煤粉燃烧的措施，并介绍了这些措施在６７０ｔ／ｈ，４２０ｔ／ｈ和２２０ｔ／ｈ锅炉上应用的结果。     

少油点火与水平浓淡燃烧器相结合在一台600MW机组锅炉上的应用

介绍了为减少煤粉锅炉启动用油，将少油点火与百叶窗水平浓淡煤粉燃烧器结合，并且应用在一台600MW的锅炉上的设计、试验和应用情况。点火小油枪的布置位置没有按照传统作法布置在下一次风口内，而是将其放置在紧邻下一次风口的二次风口中，以避免其因磨损而失效。利用水平浓淡燃烧的特点，将小油枪火焰尽量冲向浓侧煤粉气流，以便尽可能充分混合。试验表明，这种技术能够可靠地点燃煤粉并稳定燃烧，取得了显著的节油效果。此外，由于每支小油枪都配有专门的火焰检测器，而且并入了FSSS系统，使设备运行安全可靠。