超超临界机组锅炉贴壁风系统的数值模拟及工程验证

为了解决某660 MW超超临界对冲燃烧锅炉的高温腐蚀问题,提出了前后墙布置高速直流贴壁风改造方案,并采用计算流体力学理论对该方案进行数值模拟。改造前的锅炉温度沿高度分布、主燃区水冷壁贴壁气氛等模拟数据与实测结果基本符合,验证了模拟的准确性。结果表明：当贴壁风率较低时,由于炉膛内温度高、烟气粘度大,射流穿透力不足,效果较差;当贴壁风率达到3%以上时,射流动量和初始速度增大,射流刚性增强,能够抵达高温腐蚀区域;贴壁风对炉膛中间主体区域的气体组分影响不大,仅提高了侧墙贴壁区域的氧化性气氛,使具有高温腐蚀倾向的水冷壁面积大幅减少。实际改造结果表明,该方案对改善主燃区高温腐蚀区域的贴壁气氛效果显著,贴壁O₂体积分数由1.0%提高至2.7%左右,而还原性CO和H₂S的体积分数降幅分别达到70%和85%。     

660 MW超临界对冲锅炉低氮改造后水冷壁高温腐蚀治理

针对超临界对冲燃烧锅炉在低氮改造后水冷壁两侧墙高温腐蚀加重的问题,分析了水冷壁高温腐蚀的原因及影响因素,全年平均St,ar约2. 78%,入炉煤硫分高、低氮改造后水冷壁近壁面还原性氛围浓是水冷壁高温腐蚀加剧的主要原因,针对该问题实施了锅炉侧墙贴壁风技术改造。通过贴壁风调整试验,找出了最佳贴壁风开度。贴壁风改造后,改善了侧墙还原性气氛,H2S体积分数能有效控制在200 ml/m3以下,缓解了水冷壁管高温腐蚀速率,大大降低了水冷壁腐蚀爆管泄漏事故风险和换管检修成本,有利于机组的安全、经济运行。     

四角切圆锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及对策

某电厂四角切圆锅炉进行低氮燃烧技术改造后,短时间内燃烧器与燃尽风之间的还原区水冷壁发生了严重的高温腐蚀,文中通过试验加数值模拟的方式分析了低氮改造后水冷壁高温腐蚀的原因,同时通过数值模拟的方法分析炉膛燃烧情况,并对在高温腐蚀严重的区域增加贴壁风改造方案进行模拟,通过分析贴壁风喷口对高温腐蚀区域烟气成分中的O_2、CO和H_2S的影响,为锅炉下一步改造提供指导意见。     

530MW超临界机组对冲燃烧锅炉低氮燃烧贴壁风系统数值计算

为了有效预防水冷壁高温腐蚀、控制NO_x排放量,进行了某墙式对冲燃烧锅炉燃烧器低氮配风优化设计与改造,在主燃烧区加装"非对称矩形高速直流贴壁风"系统.结果表明:实测水冷壁贴壁气氛大幅改善,贴壁O_2体积分数明显升高,由0.3%升高至3.0%;炉膛前后墙贴壁烟温呈下降趋势,降幅100K左右,有效降低了水冷壁高温爆管风险.     

对冲旋流燃烧锅炉侧墙水冷壁近壁区还原性气氛分布特性

以某660 MW超临界对冲旋流燃烧锅炉为研究对象,采用现场试验和数值模拟相结合的方法,考察了不同运行工况下锅炉侧墙水冷壁近壁区还原性气氛的分布特征,分析了机组负荷、运行氧量、燃尽风开度及燃烧器二次风配风方式等燃烧调整手段对侧墙水冷壁近壁区烟气中O_2体积分数、CO体积分数、H_2S质量浓度以及脱硝入口NO_x质量浓度的影响.结果表明:负荷越高,侧墙近壁区还原性气氛越强,高温腐蚀主要发生在高负荷工况下;提高运行氧量、降低燃尽风风量,虽可提高侧墙水冷壁近壁区烟气中O_2体积分数,但提高幅度有限,且影响NO_x质量浓度;提高靠近侧墙燃烧器的二次风量,降低二次风旋流强度对侧墙近壁区烟气组分的影响并不明显.     

650 MW超超临界前后墙对冲锅炉的高温热腐蚀数值模拟研究

以一台650 MW超超临界前后墙对冲锅炉为研究对象,采用数值模拟的方式模拟其炉膛燃烧运行。分析炉膛内速度场、温度场、O_2、CO和H_2S等气体的分布,探究炉膛水冷壁发生高温热腐蚀的区域。结果表明:用数值模拟的方法模拟的结果符合锅炉实际运行参数;模拟的速度场、温度场符合前后墙对冲锅炉的规律;侧墙CO和H_2S气体呈沿中线对称的"V"型分布,浓度最高区域都位于"V"型顶角处并高度重合推测高温热腐蚀区域位于侧墙燃烧区中线附近,这与电厂实际测试结果大致相符。     

LYCTWA型贴壁风在墙式对冲燃烧锅炉上的应用及仿真模拟研究

针对某电厂600 MW墙式对冲燃烧锅炉在低氮燃烧改造后存在严重的水冷壁高温腐蚀问题,采取LYCTWA型贴壁风系统对其进行了高温腐蚀治理改造。通过全炉膛数值模拟与现场试验相结合的方法,研究了侧墙壁面区域的烟气成分分布以及不同的贴壁风布置方案对炉内燃烧及高温硫腐蚀的影响。结果表明：模拟结果与电厂实际腐蚀区域相吻合,腐蚀区域主要集中在第2层主燃烧器至燃尽风间的侧墙区域。加装了贴壁风系统后,数值模拟和试验结果均显示侧墙还原性气体体积分数大幅降低,水冷壁贴壁气氛得到显著改善。     

贴壁风对300MW四角切圆锅炉高温腐蚀特性影响的数值模拟

针对某300 MW四角切圆锅炉低氮改造后部分区域水冷壁高温腐蚀严重的问题,进行了贴壁风改造;设置4组不同贴壁风参数工况,开展了贴壁风对高温腐蚀特性影响的数值模拟研究。结果表明:在贴壁风全部投入运行,贴壁风风率逐渐增加的工况中,考虑到有效减轻水冷壁高温腐蚀的同时保证炉膛出口较小的飞灰含碳量和NOx质量浓度,工况2的综合效果最好;关闭与主气流旋转方向相反的贴壁风,适当提高与主气流旋转方向相同的贴壁风风速,能够进一步缓解水冷壁的高温腐蚀并保证较好的燃烧效果。     

670 MW对冲旋流燃烧锅炉防高温腐蚀试验研究

针对锅炉低氮燃烧改造后水冷壁近壁区发生高温腐蚀的问题,以某电厂670 MW超临界对冲旋流燃烧锅炉为研究对象,通过贴壁风系统改造结合燃烧优化调整试验,分析了贴壁风门开度、运行氧量、煤质变化等参数对水冷壁近壁区还原性气氛和炉内燃烧及运行参数的影响。结果表明：增加贴壁风系统后,水冷壁近壁区O2体积分数明显提高,CO体积分数平均值下降65.4%,H2S体积分数平均值下降53.2%,H2S平均值可控制在0.1×10-3以下,缓解高温腐蚀效果显著;高温腐蚀主要发生在高负荷工况,提高运行氧量有助于缓解高温腐蚀风险;增设贴壁风系统对锅炉氮氧化物排放量影响较小。     

对冲燃烧锅炉防高温硫腐蚀改造的数值研究

针对某600MW超临界对冲燃烧锅炉在低氮技术改造后侧墙壁面出现明显的还原性高温硫腐蚀现象,采用在侧墙添加贴壁风装置方案,并对添加贴壁风装置前后工况进行了全炉膛数值模拟,分析了侧墙壁面附近的烟气成分分布以及贴壁风对炉内燃烧和高温硫腐蚀的影响.结果表明:未添加贴壁风装置的原始工况下,壁面附近CO主要集中在侧墙中心,且O2体积分数较低,模拟所得还原性区域与实测腐蚀位置吻合良好;添加贴壁风装置后,侧墙CO体积分数明显下降,O2体积分数明显升高,壁面的还原性气氛得到有效改善,且此方案对炉内燃烧和污染物排放的影响较小.     

锅炉水冷壁腐蚀、结焦问题的数值模拟研究

为了研究某350 MW前后墙对冲燃烧煤粉锅炉经低氮燃烧技术改造后炉膛水冷壁出现的腐蚀结焦问题,利用ANSYS FLUENT软件对炉膛内的燃烧状况进行了数值模拟研究。结果表明:水冷壁附近的还原性气体(CO+H_2S)的体积分数过高,约20.85%,是造成腐蚀、结焦问题的主要原因;分配调整燃尽风(OFA)风量和低氮燃烧器二次风风量,不能降低水冷壁附近还原性气体的体积分数;在保证现有运行工况不变的情况下,额外增加贴壁风口,贴壁风量为18.67 kg/s,在原腐蚀、结焦区附近形成空气保护层,能够有效地降低水冷壁附近还原性气体的体积分数至7.83%,从而有效地解决炉膛水冷壁的腐蚀、结焦问题。     

对冲旋流燃烧锅炉贴壁风布置方式对比研究

以对冲旋流燃烧锅炉3种主流布置方式(前后墙布置方式、两侧墙布置方式和全墙组合布置方式)贴壁风为研究对象,采用数值模拟方法,分析了加装3种布置方式贴壁风后锅炉侧墙近壁区还原性气氛、炉膛出口NOx排放质量浓度以及未燃尽碳质量分数的变化.结果 表明:虽然3种布置方式贴壁风均可提高侧墙水冷壁近壁区O2体积分数,降低H2S、CO体积分数和未燃尽碳质量分数,但各自覆盖范围存在很大差别;在贴壁风风量相同的条件下,全墙组合布置方式贴壁风可将侧墙水冷壁近壁区O2体积分数大于2.0％的区域面积扩展到总面积的83.84％,远高于其他2种布置方式下(61.38％和68.80％);加装全墙组合布置方式贴壁风后侧墙水冷壁近壁区O2体积分数平均值由0.25％升高到2.5％以上,H2S体积分数平均值降低70％以上,CO体积分数平均值约降低65 ％,锅炉效率、过热器和再热器减温水质量流量、SCR入口NOx质量浓度以及飞灰含碳质量分数等未见明显变化.     

660 MW超超临界锅炉高速贴壁风改造技术研究

针对某660 MW超超临界对冲燃烧锅炉因长期燃用高硫煤,炉内发生高温腐蚀,导致水冷壁迅速减薄现象,进行了从一次风母管引出贴壁风吹向侧面水冷壁的改造.改造后通过测试证明,投入贴壁风后贴壁处氧量有明显提高,平均CO浓度下降66.9％,平均H2S浓度下降86.3％,H2S平均值可控制在200 mL/m3以下,缓解高温腐蚀效果...     

对冲旋流燃烧锅炉组合式贴壁风运行参数优化的数值模拟

以某600MW超临界对冲旋流燃烧锅炉组合式贴壁风系统为研究对象,采用数值模拟方法分析了贴壁风取风方式、风率和喷口风速等运行参数对水冷壁近壁区烟气中氧体积分数、锅炉NOx排放质量浓度和未燃尽碳质量分数的影响。结果表明:组合式贴壁风可以显著改善对冲旋流燃烧锅炉左右两侧墙水冷壁近壁区气氛,高温腐蚀发生倾向性较大区域所占比例可减小至20%以下;综合考虑机组运行的经济性、环保性和安全性,模拟所得机组的最佳运行工况选取贴壁风风率为4.00%,前后墙贴壁风喷口风速为20m/s,贴壁风的取风方式为从燃尽风取风。     

对冲旋流燃烧锅炉组合式贴壁风运行参数优化的数值模拟

以某600 MW超临界对冲旋流燃烧锅炉组合式贴壁风系统为研究对象,采用数值模拟方法分析了贴壁风取风方式、风率和喷口风速等运行参数对水冷壁近壁区烟气中氧体积分数、锅炉NO_x排放质量浓度和未燃尽碳质量分数的影响。结果表明:组合式贴壁风可以显著改善对冲旋流燃烧锅炉左右两侧墙水冷壁近壁区气氛,高温腐蚀发生倾向性较大区域所占比例可减小至20%以下;综合考虑机组运行的经济性、环保性和安全性,模拟所得机组的最佳运行工况选取贴壁风风率为4.00%,前后墙贴壁风喷口风速为20 m/s,贴壁风的取风方式为从燃尽风取风。     

350 MW对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀分析与治理

针对某发电有限公司2×350 MW对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀及结焦的问题进行分析,燃烧器烧损导致炉内动力场不均火焰刷墙、硫分含量高、二次风压低、吹灰器蒸汽吹损等是引起高温腐蚀的主要成因.通过贴壁风改造及后续的优化改造后,锅炉两侧墙的主燃烧区水冷壁得到保护,H2S和CO浓度明显降低,水冷壁高温腐蚀情况缓解.优化改造后20...     

超超临界锅炉低NO_x燃烧优化对高温腐蚀的影响

为了评估低NO_x燃烧器升级后水冷壁高温腐蚀的可能性,对某超超临界锅炉炉内燃烧进行了数值模拟,并对SOFA(燃烬风)上摆的燃烧优化工况做了水冷壁贴壁气氛测试。结果表明:主燃烧区的上部和COFA、SOFA(分离式燃烬风喷嘴)之间的还原区发生高温腐蚀的可能性较大;SOFA上摆扩大了还原区,增加了高温腐蚀的可能性,还原区贴壁H_2S平均浓度沿着炉膛高度的增加而升高,为180~400μl/L;SOFA摆角的偏差使得局部H_2S浓度达到了800μl/L,进一步加剧了局部区域高温腐蚀的风险;强氧化强还原交替变动,使得SOFA以上区域(43.3~46.1 m)的高温腐蚀风险较典型还原区更为严重。在锅炉实际运行中,应尽可能权衡降低NO_x排放和控制高温腐蚀风险。     

锅炉高温腐蚀在线监测技术的研究

在试验室模拟某300 MW机组锅炉的高温腐蚀,对炉膛贴壁处烟气成分浓度和水冷壁高温腐蚀速率的相关性进行了试验研究.结果表明:在不同的气体配比下,高温腐蚀速率随CO浓度的提高呈抛物线增长;通过实时测量烟气中CO、O2、H2S和SO2等气体浓度,可实现炉膛高温腐蚀速率的在线监测.应用此研究结果在实炉中进行了热态试验,结果表明:在锅炉燃烧优化过程中,应监测炉膛水冷壁高温腐蚀速率,以确保机组安全.     

600MW对冲旋流燃烧锅炉侧墙缝隙式贴壁风系统工业试验

在600 MW对冲旋流燃烧锅炉上进行了侧墙缝隙式贴壁风系统改造后的工业试验,对比分析了缝隙式贴壁风的效果,评估了其对锅炉运行和NOx排放的影响,并对贴避风运行方式进行了优化。研究结果表明:侧墙缝隙式贴壁风系统可以改善对冲旋流燃烧锅炉两侧墙贴壁烟气还原性气氛,提高贴壁烟气中O2体积分数,降低H2S体积分数;由于贴壁风风率较低,投运侧墙缝隙式贴壁风对锅炉氮氧化物排放、主蒸汽温度、减温水量及飞灰大渣可燃物含量无明显的影响;贴壁风的效果受机组负荷、运行氧量、煤质含硫量等影响,不同运行工况下应设置合理的贴壁风风门开度,以保证获得最佳的效果。     

侧墙开槽式贴壁风对锅炉水冷壁高温腐蚀模拟研究

为有效应对燃煤电厂水冷壁高温腐蚀问题,以某600 MW墙式对冲锅炉为研究对象,运用数值模拟方法考察了贴壁风风速对水冷壁附近的温度与气氛影响,同时对比分析了添加贴壁风前后锅炉的运行状况。结果表明：所添加的贴壁风能够达到覆盖侧墙壁面的效果,可以大幅度提升侧墙附近的O₂体积分数,削弱侧墙壁面附近的还原性气氛。在有效缓解水冷壁高温腐蚀问题的同时,不会对炉内燃烧和污染物排放产生较大影响。适当的调整贴壁风风速,可以应对机组不同负荷下的水冷壁高温腐蚀问题。