富氧低NOx稳燃技术在300 MW煤粉锅炉机组灵活性调峰中的应用

为了对富氧低NO_x稳燃技术的实际应用效果进行工程示范,针对富氧低NO_x稳燃技术在300 MW亚临界煤粉锅炉上的低负荷稳燃特性进行了实炉试验研究。通过将锅炉A、D层原12台一次风燃烧器改造为富氧低NO_x燃烧器以及对锅炉主要运行参数的测量分析,研究富氧低NO_x稳燃技术对SCR入口的NO_x原始排放浓度、烟气温度,以及对锅炉总体运行特性的影响。实炉试验、日常运行以及第三方完成的性能测试结果表明,原锅炉改造应用富氧低NO_x稳燃技术后,NO_x原始生成量明显降低。改造后的运行实践证明,锅炉最低可在23.5%负荷(70.4 MW)下稳定运行,且同时能保证锅炉出口过热蒸汽参数和再热蒸汽参数达到运行要求、SCR入口烟温维持在280℃以上及NO_x原始生成浓度低于300 mg/Nm3,实现NO_x超低排放。锅炉运行经济性统计分析表明,采用富燃低NO_x稳燃技术后,调峰能力大幅提高,可长期低负荷运行,且可有效投入SCR脱硝系统,锅炉的年平均点火和低负荷稳燃用油量减少了65%。因此富氧低NO_x稳燃技术可实现锅炉的低负荷稳燃及超低排放,且大幅降低锅炉点火及稳燃用油,提高锅炉的经济性。     

大型循环流化床锅炉钟罩式风帽流化特性试验研究

本文针对国内几种应用于大型循环流化床锅炉中的钟罩式风帽的流化特性进行了冷态及热态试验研究。参考电站锅炉实际运行工况,采用电阻法测量了风帽附近料层的气固流动特性,并采用高速摄影观测了不同流化风温度时风帽周边料层大颗粒的运动特性。试验结果表明,钟罩式风帽内芯小孔总面积对风帽阻力特性和流化特性的影响较大,增大流化风量、提高流化风温度均能使钟罩式风帽的扰动范围增加,风帽周边大颗粒堆积高度降低,料层的扰动特性变好。本文的研究工作可为大型循环流化床电站锅炉风帽的优化设计和运行中风帽磨损、变负荷布风板结焦等不正常运行问题的分析与解决提供参考。     

二甲醚湍流射流推举火焰的燃烧机理研究

对长、宽、高为650 mm×400 mm×12 mm的半闭口狭窄矩形通道（海伦-肖装置）内的甲烷/空气层流预混火焰传播过程进行了实验研究,探究当量比φ在0.6~1.2范围内、火焰传播角度ω在垂直向下-90°至垂直向上90°区间对火焰前锋轮廓发展及非标准层流火焰速度的影响。结果表明：火焰在通道内的传播分为热膨胀、准稳态传播和端壁效应3个阶段,每个阶段具有各自不同的前锋轮廓特征。由于瑞利-泰勒不稳定性机制的作用,所有当量比工况下向上传播的火焰均在准稳态传播阶段中呈现出明显的锋面褶皱与胞状结构;对向下传播的火焰而言,其在贫燃工况（φ为0.6,0.8）下的胞状不稳定性得到了有效抑制,而在当量比φ=1.0及富燃工况（φ=1.2）下,该稳定性效应并不显著。火焰瞬时速度与标准层流速度的比值Ui/UL,在φ=0.6的极贫燃工况与其他当量比工况下展现出明显不同的发展特性,极贫燃工况火焰向上传播时（ω=90°）,Ui/UL随着传播过程的进行一直增大,直到火焰触碰壁面末端熄灭,整个过程Ui/UL与火焰传播方向呈正相关关系;而对于其他当量比工况,Ui/UL在传播过程中均先升高后下降,火焰触碰壁面末端熄灭前其值趋于稳定,其平均速度与标准层流速度的比值Ua/UL在水平传播（ω=0°）时达到最大值。     

二甲醚球形扩散火焰的熄火机理研究

采用改进的PREMIX模型及"化学爆炸模式分析(CEMA)"方法,对二甲醚(DME)球形扩散火焰的熄火机理进行数值诊断,分析环境氧气摩尔分数(X_(O_2))及详细基元反应对熄火极限的影响,利用"爆炸因子"和"分岔因子"的概念,确定控制DME球形扩散火焰熄火的关键反应动力学因素。结果表明:DME冷焰具有比热焰更宽的可燃范围;冷焰对X_(O_2)的敏感性弱很多,热焰中具有正特征值的CEM首次出现在最高温度处;在熄火极限附近,CEM的特征值变为虚数,说明熄火伴随着振荡;热焰的熄火主要由小分子所参与的高温反应所控制,而冷焰熄火主要由大分子所参与的低温反应所控制。     

基于多尺度模拟的二甲醚MILD火焰NO_x排放机理

通过实验测量了不同伴流温度和氧浓度条件下,DME-MILD射流火焰的热化学结构特性和NO_x分布及排放因子,并利用CFD-CRN多尺度数值方法,研究了DME-MILD火焰中NO_x的排放机理.数值仿真结合详细的NO_x反应机理进行计算,并采取反应路径和敏感性分析方法,阐明了炉膛不同区域内NO_x的排放机理.结果表明,在DME-MILD火焰中,NO_x主要经NNH和N2O中间体路径生成,这和传统射流火焰的差别很大.NO_x的排放因子随伴流温度或氧浓度的增加而增大,且有相当比例的NO(最高达87%,)最终转化为NO2.     

基于化学爆炸模式分析方法的乙烯对冲扩散火焰熄火机理

重点探讨了化学爆炸模式分析(CEMA)在熄火机理研究中的具体方法理论及可行性,研究了化学反应/热质混合相互作用对熄火的影响,并利用爆炸因子和分叉因子的概念,确定出主导乙烯火焰熄火极限的关键反应动力学因素。结果表明:具有正特征值的CEM首次出现在熄火极限附近火焰化学当量等值面处,因此它可作为判断熄火的重要依据。火焰的熄火极限是放热与链分支、中断反应综合作用的结果,链分支反应R32(H+O_2===O+OH)和放热反应R81(OH+CO===H+CO_2)对乙烯熄火极限的影响最显著,增大这两步反应速率能极大地扩宽燃烧稳定范围;而增大链中断反应R49(H+HCO===H_2+CO)的速率会缩小燃烧稳定范围。基于CEMA方法与爆炸因子、分叉因子的概念,可系统地揭示详细反应动力学对熄火的影响机理。     

循环流化床锅炉返料换热装置冷态试验研究

针对一种工业循环流化床(CFB)装置专利技术,提出了新的返料换热装置方案.并在一个循环流化床冷模试验系统中,对返料换热装置气固流动特性与结构尺寸的关系进行了试验研究.通过改变回料换热室进出口结构尺寸,增设径向侧送风等,观察分析不同结构参数条件对回料系统内床料气固流动状况的影响.试验得到了回料室进口底流孔面积、返料口高度...     

基于化学爆炸模式分析方法的乙烯对冲扩散火焰熄火机理

重点探讨了化学爆炸模式分析(CEMA)在熄火机理研究中的具体方法理论及可行性,研究了化学反应/热质混合相互作用对熄火的影响,并利用爆炸因子和分叉因子的概念,确定出主导乙烯火焰熄火极限的关键反应动力学因素。结果表明：具有正特征值的CEM首次出现在熄火极限附近火焰化学当量等值面处,因此它可作为判断熄火的重要依据。火焰的熄火极限是放热与链分支、中断反应综合作用的结果,链分支反应R32(H+O₂ \stackrel{\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}}{?} O+OH)和放热反应R81(OH+CO \stackrel{\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}}{?} H+CO₂)对乙烯熄火极限的影响最显著,增大这两步反应速率能极大地扩宽燃烧稳定范围;而增大链中断反应R49(H+HCO \stackrel{\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}}{?} H₂+CO)的速率会缩小燃烧稳定范围。基于CEMA方法与爆炸因子、分叉因子的概念,可系统地揭示详细反应动力学对熄火的影响机理。     

二甲醚球形扩散火焰的振荡熄火动力学机理研究

采用详细的化学反应机理和组分输运模型，对二甲醚(DME)微重力球形扩散火焰在热焰与冷焰条件下的振荡熄火机理开展数值研究。结果表明，在微重力条件下可以建立稳定自持的冷焰，而且冷焰反应可以显著拓展熄火的可燃极限。在热焰与冷焰的稳态熄火点之前均观察到了振荡熄火过程。DME热焰的振荡熄火受单个振荡模式所控制，且振荡频率(约1 Hz)与环境氧含量无关。而冷焰的振荡熄灭受两个具有不同频率的双振荡模式所控制，在靠近熄火极限时高频振荡模式的振荡周期急剧增加。此外，高频与低频振荡模式之间存在着强烈耦合作用，导致冷焰的振荡熄火过程更加复杂。基于敏感性分析的结果表明，热焰的振荡熄火受小分子所参与的高温吸热/放热以及链分支/断裂反应之间的竞争关系所控制，而冷焰的振荡熄火受负温度系数机制下低温链分支与断裂反应之间的竞争关系所控制。     

亚临界300 MW CFB锅炉布风均匀性实炉试验

针对某电厂亚临界300 MW机组循环流化床（CFB）锅炉床温偏高、床温分布不均、后墙局部区域结焦严重等问题,分别实炉研究了一次风支管风量调整/布风板改造前后锅炉布风板上布风均匀性。结果表明:双侧进风的一次矩形风室布风沿宽度方向存在较明显不均匀性;通过调节风室左右两侧进风量可减小左和右墙段平均风速偏差,但无法降低中部区域与两侧区域平均风速之间的明显偏差;布风板中部风帽节流改造后整体均匀性明显提高,中部低风速区得到改善,锅炉运行中后墙床温均匀性亦明显改善。