神木烟煤燃烧时NOx生成特性的试验研究

在一维热态试验炉上,采用双调风旋流燃烧器对神木烟煤进行了燃烧试验,研究了不同因素对 No2 生成规律的影响.结果表明:随着一次风率厂.的提高,NOx 排放浓度先降低后上升,而煤粉燃尽率提高;当外二次当量风旋流强度Ωdl=0.87时,煤粉的燃尽率最高,而当Ωdl=1.08时,NOx 排放浓度最低;降低外、内二次风风量比ε有利于煤粉的燃尽,当ε=3 时,NOx 排放浓度最低;当过量空气系数α=1.3时,煤粉的燃烧状况最好;抑制 N0x 排放的最佳煤粉粒径为20.77μm,煤粉的燃尽率随粒径的减小而提高.     

全尺寸燃煤锅炉NO_x排放多影响因素的数值模拟分析

煤粉锅炉产生的大量氮氧化物是当前亟待解决的环境污染问题。通过CFD软件平台,以1台四角切圆锅炉为研究对象,建立了混烧情况下煤粉燃烧氮氧化物生成的计算模型,并通过正交方法设计工况,进行数值模拟,研究了影响NOx排放的不同因素。结果表明:过量空气系数是影响NOx生成的最重要因素,NOx排放浓度随着过量空气系数的增大而增加;增加SOFA风量和采用低位磨也能降低NOx排放;另外,锅炉负荷、燃用煤种、煤粉细度也对NOx排放有一定影响。     

超细煤粉燃烧氮氧化物释放特性的研究

通过试验和数值模拟，对超细煤粉在一维热态煤粉炉内燃烧时煤粉粒度、炉膛温度、过量空气系数、煤种等因素对NOx释放特性的影响规律进行了研究。研究结果表明：超细煤粉NOx的排放浓度低于常规粒度煤粉；NOx的排放浓度，随过量空气系数的增加而明显增加；煤种不同，NOx释放规律不同，煤粉超细化后，龙口褐煤的排放量明显减少，晋城无烟煤则变化不大；NOx的排放浓度随温度的升高而升高，但温度升高到一定值后，NOx的排放浓度却呈现下降趋势。以超细煤粉作为再燃燃料，NOx的还原率将比常规粒度煤粉再燃有所提高，褐煤作为再燃燃料时，效果更明显。模拟计算与试验结果较为吻合。图6表2参2     

煤种对超细煤粉再燃脱硝效率影响的数值研究

应用CFD计算软件FLUENT6.1,对全尺寸四角切圆锅炉超细煤粉再燃烧过程进行了三维数值模拟。以5种煤质差异较大的超细煤粉作为再燃燃料,研究其NOx排放随再燃区长度、再燃燃料投射位置、再燃区过量空气系数及再燃量的变化规律。结果表明,对于不同煤种的再燃燃料,再燃燃料投射位置存在同一最佳值;煤种挥发分越大,再燃效果越显著;NOx的脱除率随着再燃区长度的增加而增大,随着再燃量的提高亦增大。再燃区过量空气系数对NOx脱除率有重要影响,通过分析计算结果,得到了描述再燃煤粉干燥基挥发分含量Vd和再燃区过量空气系数最佳值αop关系的经验公式,为燃烧参数的优化提供了便利的途径。     

空气分级燃烧中灰含量对烟煤NOx排放特性的影响

在多路进风一维热态实验炉上,研究低灰分神华烟煤和高灰分的临汾烟煤的不同粒径在空气分级燃烧条件下NOx的排放特性.结果表明,神华烟煤和临汾烟煤在不分级燃烧时的NOx排放量都随过量空气系数增大而增加,但相对于神华烟煤,高灰分临汾烟煤燃烧的NOx排放最变化较小;空气分级燃烧技术对低灰分煤种有明显的NOx减排效果,而对高灰分煤种效果不明显.     

不同煤种高温燃烧时NOx和SO2生成影响因素的实验

在一维沉降炉上进行了在煤粉高温燃烧时NOx和SO2生成影响因素的实验研究,系统考察了煤粉高温燃烧时NOx和SO2生成的影响因素.试验表明,SO2和NOx生成与炉内温度,煤粉细度,给粉量,煤种,二次风温,一、二次风比值及过量空气系数等有密切关系.通过SO2和NOx生成规律的研究,对煤粉炉的优化运行有一定的指导意义.     

不同过量空气系数下层燃炉煤层NO_x析出特性研究

层燃炉燃煤特性和煤粉炉燃煤特性差异很大,为了了解过量空气系数对层燃炉NOx析出特性的影响,在层燃单元体炉上进行了不同过量空气系数下煤层表面NOx析出特性的对比实验。发现增大过量空气系数可强化燃烧,加快火焰锋面传递,提高燃烧温度;在挥发分析出阶段促进挥发分析出,增强还原性气氛,抑制NOx生成;在焦炭燃烧阶段提高氧浓度,促进NOx生成,降低了焦炭对NOx还原效果。     

粒径对贫煤空气分级NOx排放特性影响的试验研究

采用煤粉燃烧自维持一维试验炉进行了不同煤粉粒径贫煤的单级和多级空气分级燃烧试验,研究了煤粉粒径对煤粉空气分级燃烧NOx排放的影响,探索适用于贫煤空气分级燃烧的煤粉粒径参数和分级级数,以实现较低的NOx排放.结果 表明:粒径影响炉内煤粉颗粒燃烧过程和NOx生成特性,细煤粉颗粒的燃烧速率更快,在炉内易形成还原性气氛,有利于抑制NOx生成和促进已生成的NOx的均相异相还原反应;在深度空气分级燃烧条件下,粒径减小对于降低NOx排放的作用更加显著;采用多级空气分级燃烧能够进一步降低NOx排放量.建议在实际燃用贫煤的锅炉中,采用两级空气分级燃烧和平均粒径为22.78 μm的细煤粉相结合的燃烧技术方案,此时NOx质量浓度可减少27.9％.     

常风温无焰燃烧燃气锅炉特性的数值模拟研究

介绍了常温无焰燃烧技术在燃气锅炉上的应用,建立了炉膛内流动与传热的数学模型并进行了数值计算,给出了温度场和NOx浓度场分布。发现增大过量空气系数可以降低炉膛最高温度及平均温度,减小生成的NOx浓度。当过量空气系数为1.05时,锅炉热效率达到最高值,超过98%。当锅炉热负荷低于20%时,炉膛内燃烧方式接近传统有焰燃烧;当锅炉热负荷高于20%时,炉膛内燃烧方式为无焰燃烧,炉膛内温度分布均匀,NOx生成量极低,排放稳定。     

CFB锅炉燃烧福建无烟煤低排污运行的工业型试验

在一台 75t/h的工业循环流化床锅炉进行试验 ,测试过量空气系数、二次风率和煤种变化对燃用福建无烟煤的循环流化床锅炉运行中NOx、SO2 、C0等污染物排放及飞灰燃烬度的影响 ,结果表明 ,在一定的过量空气范围内随过量空气系数的增大 ,NOx 的排放浓度降低 ;CO的排放浓度降低 ;飞灰含碳量显著减少 ;SO2 的排放浓度减少并趋于稳定 ,在一定范围内提高过量空气系数对于以福建无烟煤为燃料的CFB锅炉的炉内自脱硫燃烧有正面作用。当α不变时 ,氮氧化物的排放浓度随二次风率的增加而降低 ;可能存在有最佳二次风率 ,使得燃料氮的转化率最低     

空气深度分级对低挥发分煤燃烧过程影响的研究

通过数值模拟研究了在一维燃烧炉上燃用低挥发分煤的条件下,空气深度分级和煤粉细度变化对煤粉燃尽过程和NO_x排放的影响,得到了沿炉膛轴线方向上的温度、氧浓度和NO_x的分布,表明空气深度分级后燃烧后期的氧量增加,炉膛温度水平提高,而煤粉细度的提高使得上述效果更加明显,因而燃烧效率提高和NO_x排放降低,并通过实际燃烧试验验证了数值模拟结果.研究结果表明,对燃用低挥发分煤,采用空气深度分级技术和提高煤粉细度的措施,可以同时取得高效低NO_x排放的效果.     

燃尽风对炉内流动和燃烧过程影响的数值模拟

燃尽风作为降低锅炉NOx排放浓度的一个措施已在我国得到逐步推广应用。应用数值模拟方法，对1台600MW对冲燃烧煤粉锅炉，在满负荷下燃尽风对炉内流动、燃烧和传热过程的影响开展了研究工作。应用混合分数／概率密度函数法模拟湍流燃烧，用P-1辐射模型开展辐射传热模拟，利用拉格朗日／欧拉法处理气固两相间的动量、质量和能量交换，对挥发份的析出采用单步反应模型，采用动力／扩散反应速率模型模拟煤粉颗粒的表面燃烧。研究发现：一方面，燃尽风的应用改善了炉内气流的充满情况，延迟了煤粉燃烧过程氧气的供应，加强了炉内的还原性气氛，降低了炉内最高火焰温度，有利于降低NOx排放浓度；但另一方面。燃尽风的应用将导致煤粉燃烧效率下降。     

煤粉再燃过程对煤焦异相还原NO的影响

利用高温携带流反应装置,研究了煤种(包括褐煤、烟煤和贫煤)、再燃区内反应温度、煤粉粒径、一次燃烧区空气过量系数SR1和再燃区空气过量系数SR2对煤焦异相还原NO作用的影响,探讨了煤焦异相还原NO的机理.结果表明:随着SR2和煤粉粒径的减小以及再燃区反应温度的提高,煤粉NO还原效率增加;在相同的SR2下,随着煤中挥发分含量的提高,煤粉粒径的增加和再燃区反应温度的降低,煤焦异相还原NO贡献上升;对于相同再燃燃料份额:SR1=1.0和SR1=1.2时煤焦异相还原NO的贡献均大于SR1=1.1时的异相还原NO的贡献.     

神华煤粒径在分级燃烧中对NOx排放的影响

在多路进风一维炉上,研究不同粒径的神华煤在分级燃烧中氮氧化物的排放规律.结果表明:不分级燃烧时中等粒径煤粉氮氧化物的排放较高;分级燃烧时,分级的程度越大,氮氧化物排放越低;普通分级燃烧时粒径的影响很明显,但仍是中等粒径的氮氧化物的排放明显较高;深度分级燃烧时粒径的影响被削弱;在主燃烧区固定风量时,燃尽风的增加会导致氮氧化物的排放略微升高;并且分级燃烧会减少神华煤的飞灰含碳量.     

Study on the NOx release rule along the boiler during pulverized coal combustion

Numerical simulation and experimental study on NO _x release along the boiler during pulverized coal combustion have been conducted. With the increase of temperature the NO _x emission increased and the peak value of NO _x release moved forward. But when the temperature increased to a certain degree, NO _x emission began to reduce. NO _x emission increased with the increase of nitrogen content of coal. The peak value of NO _x release moved backwards with the increase of coal rank. NO _x emission increased obviously with the increase of stoichiometric ratio. There existed a critical average diameter of the pulverized coal (d _c ). If d ⩽ d _c , NO _x emission reduced with the decrease of pulverized coal size. If d > d _c , NO _x emission reduced with the increase of the pulverized coal size. The results showed that the simulation results are in agreement with the experimental results for concentration distribution of NO _x along the axis of the furnace. Translated from Proceeding of the CSEE, 2006, 26(1): 35–39 [译自: 中国电机工程学报]     

低NOx燃烧器与常规直流煤粉燃烧器的NOx生成特性的研究

对350MW电站锅炉采用低NOx燃烧器和常规直流煤粉燃烧器的NOx生成特性进行了实验研究和数值模拟，结果表明：①最高温度、平均温度和中心温度等与炉膛高度的关系保持不变，即径向空气流分级不影响炉膛的燃烧特性；②采用低NOx燃烧器时，其炉膛中心的氧气浓度比采用常规直流煤粉燃烧器时要小；③炉膛截面平均NOx浓度和中心NOx浓度随炉膛高度的关系基本相似，但NOx最大浓度随炉膛高度的分布规律不同，采用低NOx燃烧器时NOx最大浓度明显与一、二次风布置有关，采用常规直流燃烧器的NOx最大浓度在燃烧器区域随高度分布呈现双峰形；④它们对应的平均NOx浓度最大值截面和平均温度最大值的截面的高度分别相同，但平均NOx浓度最大值截面比平均温度最大值的截面要低；采用低NOx燃烧器时，截面NOx浓度最大值区域比常规直流燃烧器有大幅度的减小；⑤低NOx燃烧器可比常规直流燃烧器降低NOx排放28．6％。     

运行参数对锅炉煤粉着火燃烧和飞灰含碳量影响的数值研究

为了达到锅炉的优化运行以保证煤粉气流及时着火和充分燃尽，采用IPSA两相流动模型和煤粉燃烧综合模型，在不同的一次风率和煤粉细度的工况下，对1台350MW锅炉煤粉燃烧过程进行了数值模拟，得出了炉内燃烧器区域以及出口处烟气温度场和燃烧产物的组分浓度分布。分析了一次风率和煤粉细度对煤粉着火燃烧和飞灰含碳量的影响规律，并确定了优化的运行参数。结果表明：一次风率对煤粉气流的着火影响较大，而对出口处烟气温度、氧量以及飞灰含碳量影响较小。煤粉细度对煤粉气流的着火、燃烧以及燃尽均有较大影响。图8表2参9     

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.     

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。