锅炉燃烧过程数值预报

锅炉燃烧过程数值预报华北电力学院北京研究生部孙昭星，王雅勤编者按本文是作者１９９２年７月在河北省电机工程学会、河北省电力试验研究所举办的“锅炉煤粉燃烧技术学术交流会暨循环流化床技术研讨会”上的讲演稿，经整理发表。文中简要介绍了燃烧过程数值预报的原理，...     

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。     

600MW超临界锅炉新型燃烧方式试验及数值模拟研究

阐述了600 MW超临界锅炉的主要设计参数,分析了新型燃烧方式燃烧系统的设计特点,建立了炉内过程数值模拟模型,在同类型机组进行了冷态空气动力场试验,通过不同工况数值模拟结果对比,探索该型燃烧方式的燃烧调整方法.试验结果表明,试验结果和数值模拟研究结果相吻合.     

600MW机组锅炉低NO_x燃烧系统改造数值模拟

针对某亚临界600MW机组锅炉NOx排放量较高的问题,提出了沿炉膛高度垂直方向空气分级和主燃烧区域水平方向空气分级的复合空气分级改造方案。利用数值模拟软件Fluent,分析了不同分离燃尽风高度和间距对炉内燃烧温度、CO浓度及NOx排放量的影响。结果表明:数值模拟结果能够很好地反映炉内燃烧情况;空气分级燃烧使主燃烧区温度降低,炉膛出口温度升高,CO体积分数升高,NOx排放浓度明显降低;通过对4个模拟工况NOx排放、炉膛出口烟温及锅炉效率的对比分析,得出C2工况为最佳布置方式。     

800MW锅炉混煤燃烧数值模拟

采用常用的κ-ε双方程模型等数学模型,对绥中发电有限责任公司800MW锅炉改烧混煤燃烧过程进行了数值模拟。结果表明,混煤燃烧温度要低于组分煤种中煤质好的单媒,说明混煤燃烧特性介于组分煤种之间。在运行中注意调整运行方式,改烧混煤是可行的,能够安全运行。同时,κ-ε双方程模型可以应用于电厂锅炉的旋流燃烧器模拟,其计算是成功的。     

600MW锅炉冷态空气动力场数值模拟研究

针对某电厂600 MW四角切向燃烧锅炉,建立其三维物理模型及冷态流场κ-ε数学模型,结合冷态性能试验,利用CFD软件平台模拟炉内空气动力场。在设计工况下数值模拟结果与冷态试验结果基本一致,验证了所建数学模型的正确性和可靠性。同时还模拟了其余3个工况,得到的结果都较为合理。为进一步完善锅炉冷态空气动力场试验和进行热态燃烧调整试验提供理论依据。     

600MW超临界锅炉高温腐蚀改造方案的数值模拟研究

为了消除惠来电厂一期600 MW超临界对冲锅炉存在的侧墙高温腐蚀问题,对不同改造方案下的锅炉炉内燃烧特征进行了数值模拟研究。数值模拟结果表明,通过增加侧墙贴壁风,燃烧器侧墙区域O2的体积分数有所增加,CO的体积分数可从当前的10 000×10-6下降至600×10-6,对消除侧墙中心区域的高温腐蚀有效。     

600 MW电站锅炉引增合一改造流场数值模拟及性能研究

针对某电厂600 MW机组锅炉进行增压风机与引风机合一改造后,锅炉尾部烟道系统阻力提高可能会引起炉膛发生内爆的安全问题,利用数值模拟技术对锅炉烟气系统进行了研究。模拟了锅炉发生主燃料跳闸工况下的锅炉烟气阻力的瞬态变化,计算结果表明：在MFT发生的3.5 s时炉膛中心达到负压最大值-8035.3 Pa,引风机的负压在0.8 s时达到最小值-3987.8 Pa,引风机的选型符合防爆要求。研究可为电站锅炉进行增压风机改造后烟气阻力提高的安全评估提供技术方法。     

600MW机组锅炉不同煤质燃烧的数值研究

由煤质变化造成的炉内燃烧不稳定一直是影响某电厂600 MW机组锅炉安全运行的关键原因。以该锅炉为研究对象,通过Gambit软件建立炉膛的三维结构并生成网格,在FLUENT软件中选择合理的数学模型,进行了不同煤质下炉内燃烧的数值模拟。研究发现:随着煤质的改善,炉内温度和CO浓度升高,气粉分离现象减轻,煤粉着火提前,炉膛火焰充满度逐渐提高,但燃烧器分组效果降低。模拟结果与锅炉实际运行情况吻合较好。     

可门电厂600 MW机组锅炉燃烧调整试验

通过对可门电厂锅炉燃烧调整,标定了二次风量、O2含量和排烟温度,得出磨煤机经济运行参数,优化了二次风门和风箱差压控制参数,推荐燃烧优化运行参数。     

600MW超临界机组墙式燃烧锅炉运行特性的数值模拟计算研究

采用计算流体力学(CFD)数值模拟计算方法,对某电厂600 MW超临界墙式燃烧煤粉锅炉的炉内流动、燃烧和NOx生成过程进行了数值模拟研究分析,以获得该锅炉炉内流动、燃烧和NOx生成特性,为同类型锅炉的调试试验和运行提供参考依据,以充分发挥先进锅炉低NOx燃烧技术的性能,优化燃烧降低锅炉NOx排放浓度,实现锅炉安全稳定经济运行的目标。     

600MW超临界循环流化床锅炉炉膛气固流场的数值模拟

利用Fluent软件对某600 MW超临界裤衩腿六分离器循环流化床锅炉炉膛的气固流场进行数值模拟研究.模拟采用双流体模型,分析炉膛颗粒浓度轴向分布,颗粒浓度与轴向速度的径向分布以及六分离器气同流率的不均匀性.结果表明:颗粒浓度的轴向分布呈稀密两相区分布;裤衩腿区内墙有较浓颗粒回流;稀相区颗粒呈双环核分布,中隔墙及前后墙回流明显;中隔墙边壁及间隙区颗粒浓度高于侧墙边壁浓度;悬吊屏屏间隔区域颗粒浓度比悬吊屏外侧区域颗粒浓度低;六分离器中中间位置固相颗粒质量流率高于两边位置,两边位置差别不大.     

600 MW机组锅炉掺烧劣质煤技术经济性研究

为了减少炉膛结渣,优化劣质煤掺烧和提高电厂收益,通过劣质煤掺烧比例、磨煤机组合方式、炉膛火焰温度、还原气体分布、SO₂质量浓度、结渣行为等现场试验,研究了600 MW亚临界机组锅炉掺烧劣质煤技术经济性。结果表明：机组可采用3台磨煤机掺烧中高硫分煤的方式安全运行,最大掺烧比例为37%,锅炉未出现明显的结渣现象;在最大掺烧比例时,烟气SO₂质量浓度明显上升,但脱硫系统仍有较大裕度;经济性评价表明尽管掺烧小幅增加了供电煤耗,但劣质煤价格低廉使发电成本明显降低。现场试验和经济性评价方面的研究,为同类型机组优化掺烧劣质煤提供了思路和参考。     

某600 MW锅炉低NOx燃烧数值模拟研究及优化

某600 MW亚临界锅炉低氮燃烧改造后存在局部高温腐蚀现象严重、再热汽温偏差较大的问题。通过数值模拟研究了二次风存在的不均匀性对锅炉贴壁还原性气氛、炉膛出口煤粉燃尽率、烟气温度偏差以及炉底渣量的影响,并对托底二次风量进行了优化。结果表明,通过提高二次风量均匀性,后墙绝大部分区域平均CO体积分数从4%降至3%,煤粉燃尽率、炉膛出口烟温偏差也得到改善,但炉膛出口NO_x体积分数略有增加;托底二次风量增加后,底渣量大幅降低,冷灰斗区域高温腐蚀现象亦有望得到改善。     

300MW煤粉/高炉煤气混燃锅炉NO_x优化数值模拟

利用Fluent软件对某钢厂300 MW煤粉/高炉煤气混燃锅炉进行数值模拟,探讨了燃烬风配比、高炉煤气配比、过量空气系数及运行负荷等因素对炉膛内CO浓度分布及NOx浓度分布的影响规律。研究表明:燃烬风配比增加,燃烧器附近的CO浓度峰值增加且炉膛内部的NOx浓度整体降低;高炉煤气配比增加,炉膛内部的CO浓度的峰值下降,同时NOx浓度呈整体下降趋势;随着过量空气系数增加,燃烧器上部的CO浓度均有所下降,而NOx浓度逐渐上升;运行工况对炉膛内部CO浓度的分布影响不大,随着负荷的降低,峰值略有升高,然而NOx浓度分布在燃烧器上部受负荷影响较显著,随着负荷下降,NOx浓度逐渐下降。     

哈锅第二代600MW锅炉在大唐盘电的应用研究

介绍了HG-2023/17.6-YM4型锅炉在大唐盘电的应用情况,分析了该型锅炉与平圩、哈三的差异,所采用的优化、改进技术措施,并阐明了该锅炉机组在运行中发现的一些问题和解决办法。     

600MW机组锅炉温度偏差特性的研究

某电厂600 MW机组切圆燃烧锅炉的温度偏差一直困扰着该机组的安全运行,为研究该锅炉温度偏差的特性,以此锅炉为研究对象,根据其结构、设计和运行参数,利用数值计算软件对炉内流动、传热和燃烧过程进行了三维数值模拟。研究表明,该锅炉炉内的高温区仍集中在炉膛中部,温度的整体分布趋势未变,只要保证温度分布不出现大的偏差,对炉膛的水冷壁是安全的。炉内的温度偏差与速度偏差存在正相关,烟气的残余旋转对炉内的温度分布存在一定的影响。炉膛出口温度分布不仅存在左右温度偏差,也存在上下温度偏差,且高温区集中在水平烟道中上部。     

300MW煤粉/高炉煤气混燃锅炉燃烧特性数值模拟

钢厂高炉煤气是一种低热值燃料,它和煤粉在炉内掺烧是其一种有效的利用途径。但煤粉掺烧高炉煤气后燃烧特性与纯煤粉燃烧有很大不同,掺烧过程中易发生过/再热器超温、飞灰含碳量过高等问题,导致其在大型锅炉上的应用很少。针对某钢厂300MW四角切圆煤粉/高炉煤气混燃锅炉,使用二混合分数法对其燃烧特性进行数值模拟。对比研究了纯燃煤工况和高炉煤气掺烧量分别为10%、20%、30%的工况,发现掺烧高炉煤气时炉内温度水平有明显下降(如,掺烧10%高炉煤气时截面最高温度降低81K),且随着掺烧量的增加而加剧,但下降的趋势变缓。掺烧高炉煤气后产生烟气量增多,炉膛出口烟速有明显增加,煤粉颗粒实际停留时间缩短,使得煤粉燃尽变得困难。同时,NO的生成量随高炉煤气掺烧量的增加而明显减少。     

W型火焰煤粉锅炉炉内三维流动和燃烧过程的数值模拟

本文对Ｗ型火焰煤粉锅炉炉内气－固两相三维流动，换热和气－固两相湍流燃烧进行了全面的数值模拟，对三种不同炉型的流场作了计算比较，文中详细全面地预报Ｗ型火焰煤粉锅炉内气－固两相流动，温度场分布，各气相组份浓度场分布，发热率分布，煤粉颗粒及挥发份和一氧化碳的燃烬情况等。