600MW机组锅炉空气分级低NO_x燃烧数值模拟

某600MW机组四角切圆锅炉在满负荷运行方式下NOx排放浓度约400mg/m3,不能满足国家对电站锅炉NOx减排的要求。对此,采用高级复合式空气分级低NOx燃烧技术和炉膛布置相匹配的方法,降低NOx排放量。同时,以数值模拟软件FLUENT为工具,采用k-ε双方程模型,对燃烧器拟改进结构与原始结构锅炉煤粉燃烧过程和NOx生成特性进行模拟并对比。结果表明:采用空气分级燃烧后,炉膛温度场、速度场以及CO、O2的排放量均有相应的变化,且NOx排放量大大降低;数值模拟结果和试验结果的计算误差在5%以内,可准确预测燃烧器改进后NOx生成与排放量,为燃烧器的改造提供一定的理论依据。     

300 MW四角切圆锅炉燃烧器优化改造数值模拟

针对某电厂300 MW四角切圆锅炉高温腐蚀严重、NOx排放浓度较高等问题,运用Fluent软件对机组炉膛燃烧进行了数值模拟,对比了燃烧器改造前后炉内的流场、组分场以及NOx浓度场的计算数值,并将计算结果与试验值进行了比较,且两者吻合较好,验证了模拟结果的可靠性。计算结果表明:采用低氮改造措施并对空气进行深度分级后,主燃区氧量降低,锅炉整体温度水平分布有所下降,改造后火焰切圆形成良好,炉内高温腐蚀得到改善,且NOx排放量较改造前减少了20%,改造方案对同类型锅炉机组运行和优化有一定的指导意义。     

300 MW机组四角切圆燃烧锅炉NOx排放数值模拟

利用Fluent软件平台对温州电厂300 MW机组四角切圆燃烧锅炉炉内燃烧状况进行数值模拟,分析了炉膛温度场、速度场和气相组分浓度场的分布,并通过后处理方法计算了NOx的浓度分布.结果显示:数值模拟得到的炉膛燃烧状况基本符合四角切圆燃烧煤粉炉的实际运行情况;燃尽区的NO浓度不断增加,水平截面NO平均浓度最高值出现在OFA上部炉膛高度为30 m处;炉膛出口温度和NOx排放量的模拟计算结果与试验数据误差均在15％以内.     

300MW煤粉锅炉燃烧器优化改造数值模拟分析

运用Fluent软件,对采用立体式分级低氮燃烧技术进行燃烧器改造的某300MW机组四角切圆燃烧锅炉改造前后额定工况下炉内的速度场、温度场、组分场以及NOx浓度场进行了数值计算,并与对应工况下的试验值进行对比,计算值与试验值吻合较好,验证了数值计算的准确性。计算及试验结果表明:采用立体式分级低氮燃烧技术有效控制了炉内结焦和高温腐蚀,NOx排放浓度较改造前降低40%左右,对同类型锅炉机组采用相似的燃烧器优化改造具有一定的参考价值。     

切圆方式对锅炉燃烧特性影响数值模拟

以某电厂四墙切圆燃烧锅炉为工程原型搭建模型,并在该锅炉模型基础上通过改变燃烧器组的位置,形成四角切圆燃烧方式的锅炉模型。通过数值模拟的方法研究了四墙切圆燃烧和四角切圆燃烧的炉内空气动力场、温度场及组分场,分析了2种不同切圆燃烧方式的燃烧特性和烟气成分分布特性,对燃烧稳定性、未燃尽度、温度偏差及污染排放等综合性能上进行了对比。结果表明,四墙切圆燃烧在气流组织的均匀性、未燃尽度、温度偏差及污染排放等综合性能优于四角切圆燃烧,可为切圆燃烧锅炉的选型提供参考。     

六角切圆锅炉低氮燃烧器改造前后燃烧特性的数值研究

为了研究褐煤燃烧六角切圆锅炉的燃烧稳定性问题,采用数值模拟技术对六角切圆锅炉低氮燃烧器改造前后的燃烧特性进行了计算,分析了改造前后炉内温度场、CO浓度以及燃尽风对整个炉内温度场的影响,并对燃烧器改造后炉内燃烧过程进行了试验。试验结果表明,低氮燃烧器改造后炉内温度场比改造前有了很大的改善,炉膛整个充满度较好,燃尽风的加入减少了炉膛出口飞灰可燃物,对煤粉的燃尽起了积极地作用,提高了燃烧效率和锅炉效率,但CO浓度有所增大。     

2000t/h四墙切圆锅炉炉内空气动力场试验研究

通过模拟燃烧器热态设计工况,对一台660 MW超超临界锅炉PM型四墙布置切圆燃烧器进行了炉内冷态空气动力场试验研究。通过测量某一层燃烧器区域空气速度分布和衰减情况,研究了一次风速,一、二次风动量比和周界风风量等因素对四墙切圆燃烧方式下炉内空气动力场的影响规律。试验结果表明,四墙切圆燃烧器与四角切圆燃烧器有较大差别,冷态实际切圆形成主要取决于假想切圆直径,受一、二次风动量比和周界风量影响较小;降低了燃烧器向火侧火焰刷壁的可能性,更加有利于组织炉内燃烧,从而更好地控制炉膛出口热偏差、火焰中心高度和NOx排放量。     

改善切圆燃烧锅炉烟温偏差措施的数值模拟分析

针对某台超临界600MW机组切圆燃烧锅炉的烟温偏差问题,利用数值模拟技术分析了燃尽风反切和减小水平偏角辅助二次风(CFS)与一次风夹角2种措施对燃烧过程中炉膛温度场、火焰切圆、旋转动量、特征组分分布及NOx排放等方面的影响。结果表明,燃尽风反切技术能够较好地减轻烟温偏差,2种改进措施均可提升燃烧器区域烟气温度,减小火焰切圆直径,有利于稳定燃烧,减轻水冷壁结渣,但都会使NOx排放浓度增大。     

不同摆角下四墙切圆燃烧器的数值模拟

四角切圆燃烧方式在电厂中的应用很广泛,但是这种燃烧方式也有其自身的缺点:如燃烧器区域温度水平低,着火条件差,炉膛出口残余旋转大,水平烟道温度分布不均匀,容易产生热偏差和水冷壁的爆管等.因此近几年来四墙切圆燃烧方式具有很好的工程应用前景.以某电厂600MW超超临界四墙切圆直流摆动式燃烧器为工程原型建立模型,通过FLUENT数值计算软件,来用数值模拟的方法研究直流摆动式燃烧器在上下不同摆角下的燃烧特性与流动特性,根据数值模拟的结果分析其燃烧特性和流动特性,确定了四墙切圆燃烧方式的合理工况,为四墙切圆燃烧锅炉的运行提供了参考.     

四角切圆锅炉炉内燃烧数值模拟

为了研究不同负荷下炉内燃烧及污染物排放情况,基于Fluent软件对某台350MW四角切圆燃烧锅炉进行数值模拟,分析随着锅炉负荷的变化,炉内的流场、温度场、组分分布及污染物NO_x质量浓度分布。结果表明:炉内切圆明显,整个炉膛空间存在螺旋上升的流场;燃烧器区域温度最高,炉内温度随着炉膛高度增加而降低;随着负荷降低,炉内温度水平降低,30%额定负荷工况时炉内温度水平偏低,需要考虑炉内煤粉的引燃和稳燃问题;组分场分布与温度场有很大关系,高温区对应高CO浓度场和低CO_2浓度场;在炉膛高温区大量生成热力型NO_x,随着锅炉负荷降低,炉膛出口NO_x质量浓度逐渐降低。     

高长宽比六角切圆锅炉炉内流场二次旋涡不对称性研究

通过对高长宽比六角切圆锅炉炉内流场二次旋涡的研究,发现二次旋涡的形成必须满足3个条件.二次旋涡虽可强化炉内的燃烧反应,使炉膛空间利用更充分且有利于控制飞灰可燃物与NOx的排放,但同时也容易造成不完全燃烧及高温受热面结渣.对此,提出了防治角部二次旋涡的根本办法,即采用四角切圆布置或双室炉膛切圆布置等燃烧器布置方式,提高一次、二次风的射流刚性,在燃烧器周围布置侧边风等来削弱二次旋涡形成的条件;加强炉内主旋转气流的旋转强度,使炉内物质基本上以主旋转气流的方式运动.     

350MW超临界机组锅炉燃烧数值模拟分析

以内蒙古京能康巴什热电厂2×350 MW超临界机组锅炉燃烧系统为研究对象,结合锅炉设计参数及燃用煤质建立数值模拟燃烧模型,测试分析炉膛内部速度场、温度场及烟气主要组分的分布。根据模拟结果,认为该炉型锅炉内空气动力场良好,煤粉燃烧充分,切圆适中;炉膛内部整体温度分布均匀。本次模拟分析结果可对锅炉燃烧运行起到有效的指导作用。     

300 MW四角切圆煤粉锅炉燃烧和NOx排放的数值模拟

运用国际上最先进的TASCFLOW软件平台与大型燃煤锅炉炉膛的数值模拟计算软件COALFIRE,对1台300MW四角切圆煤粉锅炉炉内流动、传热、燃烧及污染物的排放规律进行了数值模拟。结果表明:整个炉膛温度最高的地方出现在燃烧器区域;炉内各组分浓度分布与温度分布有密切的关系;炉膛出口氧量为6.4%左右;NOx的生成主要在炉膛的燃烧器区域,沿炉膛高度浓度逐渐减小。同时也得出了炉内壁面热负荷的分布规律。     

墙式分离燃尽风对660MW切圆燃烧锅炉烟温偏差影响的数值模拟研究

为研究墙式分离燃尽风(separated over-fire air,SOFA)对切圆燃烧锅炉烟温偏差的影响效果,对1台660MW四角切圆燃烧锅炉开展了多工况炉内流动、燃烧和污染物排放数值模拟,研究了墙式SOFA风率和摆角对锅炉烟温偏差的影响。结果表明:SOFA风量增加,使得炉膛出口烟窗截面温度分布不均匀系数和炉膛出口截面烟温偏差减小,并且有利于降低NO_x排放量,但对煤粉燃尽率影响不大;SOFA喷口水平摆角增大,有利于降低锅炉烟温偏差;SOFA喷口向下摆动,有利于降低锅炉烟温偏差。     

600MW机组低氮燃烧器燃烧性能数值模拟

以某600 MW四角切圆煤粉锅炉为研究对象,根据其结构参数、燃烧器改造设计参数,采用FLUENT软件数值建模研究不同负荷下低氮燃烧器的燃烧性能和脱硝系统的运行状态。对燃烧器区域的网格进行特殊处理,并根据冷态速度场进行模型验证,确立数值计算模型。采用Tecplot软件处理计算结果,获得低氮燃烧器改造后不同负荷下炉内的速度场、温度场和各组分浓度场分布。依据于炉内燃烧模拟结果,通过热力计算,获得不同负荷下脱硝系统的运行状态。结果显示:随着负荷的降低,炉内各场发生了较大的变化,当锅炉负荷降到65%ECR时,炉膛出口烟温920℃,脱硝入口烟温305℃,脱硝系统将自动退出。当锅炉在低负荷下运行时,须进行低氮燃烧器的正确调整,提高炉膛出口温度,获得良好的低氮燃烧器和脱硝系统联合运行特性。     

超临界和超超临界锅炉煤粉燃烧新技术分析

分析了我国超临界和超超临界锅炉采用的新型煤粉燃烧技术。其主要特点体现在采用了不同的综合性技术构思实现煤粉着火初期低氧燃烧和采用多级配风及NOx还原技术实现低污染排放;在燃烧器内采用煤粉浓缩技术和在喷口附近加强热烟气回流以实现快速着火和低负荷不投油稳定燃烧;采用小功率燃烧器和均衡的火焰温度以降低水冷壁的热负荷,采用旋流式燃烧器对冲布置或直流式燃烧器反向双切圆辐射对流互补的方法减小热偏差;适当增加炉膛容积和设置燃烬风,进一步提高炉内脱氮效果和燃烧效率等方面。     

生物质气与煤混燃锅炉分离式燃尽风反切消旋数值模拟

为了研究分离式燃尽风(SOFA)水平摆动形成反切角度对生物质气与煤粉混燃切圆锅炉出口速度偏差和温度偏差的影响,基于Fluent模拟软件搭建了纯煤掺烧松木气模型,对某电厂330MW机组掺烧10%松木气的燃煤锅炉SOFA不反切、反切10°、反切15°、反切20°等4种工况的燃烧过程进行数值模拟,分析不同工况下主燃烧区、折焰角、炉膛出口的速度场、温度场的分布特征。结果表明:在主燃烧区,SOFA反切对其流场影响较小;当SOFA开始反切时,折焰角残余切圆消失,流场趋于均匀,有效削弱了烟道的残余旋转,出口烟气速度偏差和温度偏差明显降低;当SOFA反切角度达到15°,出口左右侧速度偏差比和温度偏差比达到最低,其中心温度集中在其中心区域,速度场和烟气温度场的均匀性最好;当SOFA反切角度增大到20°时,出口烟速偏差比和烟气温度偏差比有所增大,其中心温度开始向其右侧偏移,速度分布和温度分布的均匀性下降。因此,最佳的SOFA水平摆动形成的反切角度为15°。     

四角布置旋流式燃烧器切圆燃烧方案论证

对直流式燃烧器采用四角切圆布置和旋流式燃烧器的燃烧方式进行了比较,并论证采用四角布置旋流式燃烧器切圆燃烧的可行性。     

船用锅炉双燃料燃烧器的低氮燃烧特性的数值模拟研究

为满足船用锅炉安全可靠、低污染物排放的运行要求,探究燃烧器的低氮燃烧特性,以船用锅炉双燃料燃烧器为研究对象,利用计算流体动力学软件模拟了该燃烧器在使用燃气与燃油两种燃料进行燃烧时炉膛内的温度分布、NOx浓度分布情况,分析了过量空气系数和燃烧器的结构特性对NOx排放的影响,并针对燃烧器结构特性提出了改进建议。     

墙式风射流改善煤粉炉低负荷高温腐蚀和结渣

近年来,煤粉炉大多燃用种类多变的劣质煤来降低发电成本,但引发的高温腐蚀和结渣问题越来越严重。因此,以某600MW四角切圆燃烧锅炉为研究对象,提出墙式风射流技术,利用数值模拟方法研究了不同负荷下燃用劣质煤时墙式风射流技术的改善效果,特别关注低负荷(30%和50%)情况。结果表明:在不同负荷尤其是低负荷下,燃用劣质煤时,增设墙式风射流后,水冷壁中心附近烟气刷墙风速降低;水冷壁中心近壁区烟气温度下降约400～500K;水冷壁中心附近高浓度CO区域缩小,炉膛高温腐蚀和结渣问题得到减轻。炉膛主燃区中心烟气温度有所增加,这有助于强化煤粉在主燃区的燃烧,同时炉膛出口NOx排放量也有所减小。