空气分级燃烧下NO_x生成特性的研究

利用数值模拟方法对空气分级燃烧下NOx的生成特性进行了研究,分析了燃烧器附近局部区域和炉膛整体区域NOx的反应速率,得到了不同燃尽风率下NOx的生成特性.结果表明:NOx主要产生于燃烧初期,当燃料与O2混合不充分时会发生NOx的还原反应;从炉膛整体来看,燃料型NOx的生成速率明显大于热力型NOx,主燃区和燃尽区均生成燃料型NOx,而热力型NOx几乎只在温度很高的主燃区生成,且对O2体积分数的敏感性弱于燃料型NOx;主燃区和燃尽区NOx反应速率的主要控制因素分别为O2体积分数和焦炭燃烧速率;燃尽风率增大,主燃区NOx生成速率和生成区域减小,还原区域增大,NOx排放质量浓度明显减小.     

350MW煤粉锅炉低氮燃烧改造与参数优化设计

对某350 MW煤粉锅炉的低氮燃烧改造方案进行分析,采用数值模拟方法研究了不同工况下气流的速度场、炉膛温度场和NOx排放质量浓度,并与实测结果进行了对比.结果表明:延长并调整旋流燃烧器二次风的扩锥可降低NOx的排放质量浓度;改变燃尽风喷口结构,增大燃尽风风量,使主燃区总体处于还原性气氛,既有利于NOx的还原,又能有效控制炉膛出口烟气温度,缓解屏底结焦状况;数值模拟结果与实测结果吻合较好.     

600 MW W型火焰锅炉拱上二次风低NO_x燃烧特性的数值模拟及优化

对一台600,MW W型火焰锅炉拱上QA/QC(A层二次风总流量与C层二次风总流量之比)二次风不同比例对锅炉燃烧及NOx排放影响进行了数值模拟,并对A、C二次风开度进行了工业试验研究.模拟结果与试验结果符合较好,模拟研究结果表明,随着QA/QC二次风比例减小,炉拱区域回流区增大,煤粉气流着火距离缩短,燃烧稳定性增强,下炉膛区域火焰充满度提高,平均温度增加;炉拱煤粉火焰下冲深度增加,煤粉燃尽率增加,飞灰含碳量降低;而在拱下着火及燃烧区的空气分级程度减弱,NOx生成和排放量增加.工业试验表明,增加A风开度时,尽管机械不完全燃烧损失减小,锅炉效率有所增加,但NOx排放量明显增加.随着炉拱C二次风开度的增加,不仅锅炉效率降低,NOx排放量也明显增加.兼顾燃烧设备安全性、建议在同类型锅炉优化运行时,尽量将A风及C风开度设置在10%,以下,有利于提高运行经济性和降低NOx排放量.     

超临界四角切圆燃烧锅炉运行方式对水冷壁高温腐蚀影响的试验研究

针对某630 MW超临界四角切圆燃烧锅炉水冷壁存在的高温腐蚀问题,对水冷壁近壁面烟气成分(O2、CO及H2S)进行了测试,分析了运行O2体积分数、煤粉细度、入炉煤含硫量、紧凑燃尽风(CCOFA)风量、分离燃尽风(SOFA)风量及周界风量等因素对水冷壁高温腐蚀及NOx排放特性的影响.结果表明:高温腐蚀发生区域表现出明显的强还原性气氛;增大运行O2体积分数,同时保证风量沿炉膛高度方向上的合理分配可减弱水冷壁近壁面还原性气氛;煤粉细度对水冷壁近壁面还原性气氛的影响较小;随着入炉煤含硫量的增加,水冷壁近壁面H2S体积分数增大,O2和CO体积分数则变化不大;较小的CCOFA风量及适当的SOFA风量有利于减轻水冷壁高温腐蚀;周界风量对主燃烧区下部壁面区域还原性气氛的影响较大,运行时应适当减少周界风量.     

分离燃尽风对贫煤锅炉CO和H2S生成特性的影响

以低氮燃烧改造后的某330 MW四角切圆贫煤锅炉为研究对象,采用数值模拟研究了300 MW负荷下分离燃尽风率对炉内燃烧速度场、温度场、CO体积分数场、O2体积分数场、H2S体积分数场及炉膛出口参数的影响,并将模拟结果与试验结果进行对比分析.结果 表明:分离燃尽风率对锅炉燃烧特性以及CO、H2S的生成特性具有重要影响;随着分离燃尽风率的增大,炉膛出口CO体积分数升高,出口NOx质量浓度降低;减小分离燃尽风率有利于抑制炉内高温腐蚀和结渣的发生;综合考虑锅炉运行安全性、经济性及NOx生成特性多种因素后,燃尽风率设置为25％较为合适.     

烟煤空气分级燃烧降低NO_x排放试验研究

NOx是造成大气污染的主要污染物之一,在哈尔滨锅炉厂有限责任公司10MW煤粉燃烧综合模拟试验台,进行烟煤空气分级燃烧试验,试验研究了燃尽风高度和主燃区过量空气系数对NOx排放的影响。结果表明:分级燃烧能够有效降低NOx排放,随着燃尽风位置的提高趋势明显,最高可达40%,兼顾炉膛出口温度和固体未完全燃烧损失后得出该煤种的最佳燃尽风高度。同时研究主燃区过量空气系数对NOx排放的影响,为该烟煤在工程上的燃尽风高度和比例的设计提供理论依据。     

不同负荷下变SOFA风率对低NO_x燃烧特性影响分析

SOFA(分离燃尽风)风率是决定燃尽风技术降低NOx排放浓度的关键因素。运用FLUENT(流体计算软件),对1台采用立体分级低氮燃烧技术的300 MW四角切圆燃烧锅炉炉内燃烧过程进行了数值计算,得出了300 MW、240MW、180 MW负荷SOFA风率分别为28%、20%和15%共9个工况下炉内水平截面的平均温度、组分浓度和NOx浓度随锅炉高度的变化曲线,并进行了详细分析。计算结果表明:随着SOFA风率的增大,同一机组负荷下主燃区内温度水平和平均氧浓度均有所降低,平均CO浓度升高,NOx浓度亦降低,同时煤粉颗粒的燃尽率有所减小。分析结果可为锅炉机组在不同负荷下运行时采用合理的SOFA风率以实现环保经济性运行提供一定的理论参考。     

低氮改造对四角切圆锅炉NO_x生成特性的影响

对某300 MW四角切圆锅炉低氮改造前后NOx的生成特性进行了数值计算,分析了低氮改造对NOx生成特性的影响.结果表明:原有双通道自稳燃型燃烧器稳燃腔的设计明显加速了热力型NOx的生成;新型水平浓淡燃烧器浓侧和淡侧煤粉均处于偏离化学当量比条件下燃烧,喷口附近火焰温度明显降低,有利于控制热力型NOx的生成,缺氧燃烧降低了煤粉的燃烧效率,冷灰斗区域及三次风以上区域燃料型NOx的生成速率有所增大.     

600MW煤粉锅炉低NO_x排放模拟及墙式高位燃尽风途径NO_x生成机理探究

为探究空气分级燃烧对NOx生成的影响,针对某台600MW超临界锅炉,基于ANSYS-Fluent软件对其流动、传热、燃烧及NOx生成进行了多组工况数值模拟,得到了炉膛内烟气速度场、温度场和燃烧产物组分浓度分布等。结果表明,炉膛充满度良好,燃尽风工况中主燃区氧浓度较低,CO浓度高,有利于降低氮氧化物的生成。主燃区燃烧在缺氧环境下进行,合理优化墙式高位燃尽风与主燃区氧量配比是关键。随着高位燃尽风风率提高,炉膛平均温度有所下降,但出口NOx并不随风率单调下降,而是在23%时达到最低排放值。     

径向浓淡旋流燃烧器NOx排放和燃尽率的试验研究

在设计热功率为1 MW的热态模化实验台上,研究了带有燃尽风的径向浓淡双调风旋流燃烧器的运行特点,得到燃尽风布置的相对位置、一次风率、内二次风率、外二次风率以及二次风旋流强度对NOx生成和飞灰含碳量的影响.结果表明:旋流对冲的煤粉浓淡燃烧配合采用燃尽风(OFA)空气分级燃烧技术,对降低NOx的生成和减少飞灰含碳量非常有益;只有合理地设计和布置OFA燃烧器,才能在降低NOx生成量的同时,尽量减少飞灰含碳量;增大一次风率时,NOx的生成量先增加后减少,而飞灰含碳量先减少后增加;增加内、外二次风的旋流强度,NOx的生成量不断提高,而飞灰含碳量则呈现降低趋势.     

600MW级超临界锅炉低NOx燃烧优化分析

为了有效降低燃煤锅炉NOx生成,使后续SCR脱硝减少喷氨量,减轻空预器积盐堵塞等问题,研究了NOx的生成机理,得到温度、氧浓度和煤种氮元素含量均是影响燃料型NOx生成的因素,通过炉内燃烧的优化调整,燃烧优化的主要具体技术措施有运用低NOx燃烧器、低氧量运行、变SOFA率和调整磨煤机运行方式等,以及上述技术的综合运用,实现了大幅降低NOx生成的目标,取得了良好的经济效益和环境效益,满足了新的环保标准对燃煤锅炉的NOx排放控制提出的高要求。     

链条炉区段烟气再循环对锅炉运行及NOx排放特性影响的工业试验研究

针对一台采用尽早配风方式的29MW链条炉进行分区段烟气再循环对锅炉运行及NOx排放特性影响的工业试验。在挥发分析出及燃烧区段煤层下的一次风室混入再循环烟气将有效强化该区段煤层燃烧,降低该区段煤层以上燃烧空间的氧浓度,控制及消减挥发分N向NOx的转化,同时降低了穿过该区段煤层一次风的氧浓度,抑制焦炭N向NOx转化,NO消减效果最高达到25%。在焦炭燃烧区段煤层下的一次风室混入再循环烟气,能够降低穿过床层气流的氧浓度,抑制焦炭氮向NO的转化过程,该区段烟气再循环低氮效果有限,最大降幅9%。再循环烟气可以替代部分一次风,以维持足够的风室风压,进而降低穿过煤层气流的O2浓度,从而强化链条炉区段燃烧特性的低氮特征,实现链条炉的NOx减排。随着工业锅炉NOx排放指标的不断提高,烟气再循环作为一项有效的前置低氮环节,能有效降低整个低氮系统的投资,进而取得较好的经济性。     

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.     

Comparison of staged combustion properties between bituminous coals and a low-rank coal; Fiber-shaped crystallized carbon formation,NOx emission and coal burnout properties at very high temperature

Previously, we developed a new-concept for a drop-tube furnace in order to investigate staged combustion properties for pulverized coals. Two high-temperature electric furnaces were connected in series. Coal was burnt under fuel-rich conditions in the first furnace, then, staged air was supplied at the connection between the two furnaces. In the present study, we investigated influence of burning temperature on NOx emission and combustion efficiency by using the furnace. The influence of the temperature differed between hv-bituminous coals and a sub-bituminous coal. For the hv-bituminous coals, combustion efficiency was improved when burning temperature in the fuel-rich region rose. When combustion efficiency was improved, NOx emission decreased. The NOx reduction reaction in the fuel-rich region was promoted by increasing the burning temperature in this region. On the other hand, NOx emission increased for the sub-bituminous coal when the temperature was higher than 1800 K. Usually, combustion efficiency was increased with burning temperature. However, combustion efficiency lowered for the sub-bituminous coal when burning temperature was higher than 1900 K. We observed the ash obtained by this temperature condition using Scanning Electron Microscope (SEM) and, Transmission Electron Microscope (TEM) and observed fiber shaped carbon. The difference in NOx properties was derived as a difference of hydrocarbon concentration. For low-rank coals (sub-bituminous or lignite), the hydrocarbon formation rate was smaller than that for hv-bituminous coals. When the hydrocarbon contribution to the NOx reduction reaction was large, NOx emission decreased with increasing burning temperature; however, hydrocarbon content in volatile matter was small for low-rank coals.     

一种小型立式燃油锅炉的改造及实验研究

从目前立式燃油锅炉的发展现状出发,针对某小型立式燃油锅炉热效率不高,NO_x排放偏高的缺点,提出了相应改造方案,建立传热模型分析改造前后炉内燃烧与传热过程,并通过实验进行相关测试研究。经过分析和实验,结果表明:通过在炉膛中加装内炉胆,强化了燃烧与传热过程,提高了热效率,并改善了烟气排放;改造后的燃油锅炉炉膛温度分布均匀,无明显高温区,过量空气系数由1.10降低至1.05以下,NO_x排放降低25%以上,排烟温度明显降低,热效率提高2个百分点左右,以上均证明了该改造方案的可行性。     

燃煤电站锅炉NOx排放的控制措施

基于我国燃煤电站锅炉NOx排放的实际情况,在对影响其NOx排放各因素进行分析的基础上,细化了低氧燃烧、空气分级燃烧、低NOx燃烧器和燃料分级燃烧技术在我国电站锅炉的应用,指出锅炉设计中应尽可能选用切向燃烧方式,将再燃技术应用于降低燃用低挥发分煤的固态排渣电站锅炉设计和改造中以进一步降低NOx排放并满足国家标准的要求,锅炉运行中尽量减小各喷口风粉量的偏差,合理组织沿炉膛水平方向和高度方向(倒梯形、缩腰形等)的分级燃烧实现降低NOx排放的最佳效果.     

煤粉炉的分级燃烧技术研究

分析了煤粉燃烧过程NOx的形成机制和特点,研究了减少NOx生成量的基本途径和分级燃烧的基本原理,并进行了数值分析。在乌拉山电厂100MW煤粉炉上进行了分级燃烧改造,将以轴向空气分级和径向空气分级为核心的现代低NOx燃烧技术引入了传统的煤粉炉燃烧系统中,考察了炉膛轴向和径向分级风,过量空气系数,锅炉负荷等因素对炉内NOx形成的影响。NOx排放浓度降低了250－500mg/m^3(干烟气,70％O2）。     

620t·h-1循环流化床锅炉提效 及低NOx改造的实践

针对国产620 t·h-1循环流化床锅炉效率及NOx排放浓度不能达到性能保证值的现状,分析了锅炉的热损失情况以及NOx排放浓度与平均床温等参数间的规律,得出排烟热损失及固体未完全燃烧热损失过大、平均床温偏高、因风帽磨损引起的流化质量下降是造成锅炉效率及NOx排放浓度超性能保证值的主要原因.在此基础上提出了提高空预器吸热量、降低床温、提高流化质量的改造思路,对改造思路逐项分析,得出了回转式空预器改造、加长水冷屏和屏式过热器以及风帽改型等具体改造措施.对改造后参数作了分析,并提出改造完成后可能出现的热风管磨损及浓相区上移等问题.通过改造实现了锅炉提效和减排的目标.     

600MW超临界锅炉低氮运行条件下的安全经济性研究

介绍了某电厂600MW超临界机组前后墙对冲锅炉低氮燃烧优化调整试验.分析了水冷壁高温腐蚀和氮氧化物产生的机理,通过对运行氧量、煤粉细度、燃烧器配风和燃尽风比例的调整,有效解决了该电厂锅炉水冷壁高温腐蚀问题,同时提高了锅炉热效率,降低了氮氧化物排放量,有力的保证了锅炉的安全性、经济性和环保性.     

分级风比率对降低NOx及锅炉燃烧的影响

分级燃烧是行之有效的降低NOx燃烧技术.文中用fluent软件对分级燃烧的不同分级风工况进行数值模拟研究,分析不同分级风比率对降低NOx效果、炉膛出口温度、飞灰含炭量的影响.