燃煤锅炉低氮燃烧稳定性试验研究

针对某300 MW燃煤锅炉低氮燃烧改造后频繁出现锅炉灭火现象,开展了冷态动力场和燃烧调整试验研究。试验发现,锅炉配风不合理和一次风浓侧反切角偏大引起锅炉热态动力场旋转动量降低,是造成锅炉燃烧稳定性降低与炉内灭火的主要原因。重点针对锅炉配风方式和一次风浓侧反切角优化改进等进行研究,并分析了热态动力场旋转动量减小导致锅炉稳定性降低的影响机理,提出优化改进锅炉燃烧稳定性的设备改进和运行优化方案。方案实施改进后,锅炉燃烧稳定性明显提高,至今未发生锅炉灭火事故,研究对未来锅炉低氮燃烧改造与机组安全经济运行具有借鉴和指导作用。     

300MW锅炉四角切圆燃烧调整优化试验研究

针对大型电站锅炉存在的水冷壁结渣,底渣量大且可燃物含量高以及主再热蒸汽温度偏低等问题,结合电厂习惯运行方式,进行了一系列的燃烧调整试验。通过重新布置炉内布风、减小下层给粉机转速的方法对其进行改造。试验结果表明：不同的配风方式对锅炉燃烧有明显影响;二次风缩腰配风是合适的配风方式。投用周界风有利于防止水冷壁的结渣和高温腐蚀。减小下层给粉机转速,火焰中心上移,提高了主再热蒸汽的温度。改造后锅炉效率有所提高。     

垃圾焚烧炉中城市生活垃圾掺烧高热值工业固废的数值模拟

垃圾焚烧炉的高效稳定运行及减少NO_x排放是目前城市生活垃圾焚烧过程中所面临的挑战。以某500 t/d垃圾焚烧炉为对象，研究了城市生活垃圾(MSW)掺混高热值废弃物(ISW)下不同配风方案对燃烧过程、流场分布的影响和最佳选择性非催化还原(Selective Non-Catalytic Reduction, SNCR)工艺参数。结果表明，不同各级一次风配比床层对应的最高温度基本不变，但增加炉排一二级风室配风，挥发分析出和固定碳燃烧提前，挥发分析出最大速率提高。良好的二次风喷入角度能有效组织炉内气流流动，在工况7下，炉内高温贴墙现象最轻，流线分布较合理，因此该工况下的二次风角度设置最合理。喷入SNCR还原剂显著减少NO_x排放量，喷射速度为50 m/s时，脱硝效率最高，可达33.96%。因此在实际使用中，建议采用合适的配风和二次风喷入角度，并结合SNCR技术进行NO_x减排。     

超临界墙式切圆锅炉低负荷燃烧特性

在新能源大规模消纳及国家双碳目标背景下，实现锅炉低负荷稳定燃烧对火力发电机组深度灵活调峰具有重要意义。以国内某660 MW超临界墙式切圆燃烧煤粉锅炉为研究对象，对锅炉进行了低负荷下多工况燃烧特性的数值模拟及试验验证，研究了不同燃烧组织方式对炉内燃烧气流速度、温度及氧浓度分布特性的影响。通过对燃烧器区域进行加密网格划分，提高模拟结果的准确性，数值模拟结果与试验结果偏差较小，说明其模拟结果可信。研究结果表明：30%低负荷下，墙式切圆锅炉通过开启底层燃烧器并进行合理配风，煤粉在炉内能形成良好的切圆流场并增加停留时间；同时，通过适当增加运行燃烧器的间距，能够实现炉内部热负荷分布均匀，为锅炉超低负荷下稳定燃烧提供了有利条件。结果表明，模拟提出的墙式切圆锅炉燃烧组织与运行策略合理，可保证锅炉30%低负荷下稳定燃烧及各项主蒸汽参数达到运行要求，结果为该类型超临界机组深度灵活调峰运行提供基础与依据。     

劣质煤种对1000MW旋流对冲锅炉燃烧性能的影响

旋流对冲燃烧锅炉在燃用劣质煤种时,由于劣质煤着火困难,会造成主燃区温度较低,引起炉内燃烧不稳定,并且水冷壁经常发生高温腐蚀和结渣,上部对流受热面超温,飞灰含碳量也增加,锅炉热效率明显降低,是目前电站锅炉运行面临的一大难题。针对某1 000 MW旋流对冲燃烧锅炉,采用CFD方法研究了锅炉燃用劣质煤种时炉内燃烧组织的分布特性,并将结果与设计煤种进行了对比分析。结果表明:与设计煤种相比,劣质煤灰分高,热值低,原燃烧器的分级配风方式不利于劣质煤粉及时着火,燃点推迟,炉膛水平截面温度分布不均匀,四周水冷壁中心附近出现高温区和高浓度CO,炉膛中心高温区减小,火焰中心上移,因此对流受热面附近出现高温区域,这些会导致水冷壁高温腐蚀,对流受热面超温问题发生,同时出口烟温也会增加,即锅炉效率降低。另外,由于分级燃烧组织的不合理,炉膛出口NOx生成量也明显增加。在实际运行中,可以采用混煤掺烧的方式,改善劣质煤种的燃烧特性,从而提高锅炉燃烧稳定性;其次,可以对原旋流燃烧器进行改造优化,如适当减小一次风速,或者在水冷壁中心增设墙式风,保证劣质煤粉有足够的时间预热并能够及时与二次风混合,稳定着火,提高锅炉燃用劣质煤种的能力。     

600 MW旋流对冲锅炉燃烧器燃尽特性及其优化数值模拟

在实际运行中,旋流对冲燃烧锅炉的大风箱分配到同层各燃烧器的流量不均匀,显著影响煤粉的燃尽特性。然而,对该炉型锅炉炉内单个燃烧器的燃尽特性研究相对较少。基于此,以一台600 MW前后墙旋流对冲锅炉为对象,开展炉内燃烧器燃尽特性及其优化的数值模拟,探究燃烧器不同配风方式、旋流强度及出力对煤粉燃尽特性影响。模拟结果表明,下层燃烧器对应的飞灰含碳量高于中、上层燃烧器;中间燃烧器对应的飞灰含碳量(平均值约0.1%)低于两侧燃烧器(平均值约3%),这与现场测量的结果基本一致。侧墙附近燃烧器煤粉的不完全燃烧是锅炉出口飞灰含碳量的主要来源。适当减少中间燃烧器的风量并增加侧墙附近燃烧器的风量对中间燃烧器煤粉的燃尽特性影响相对较小,但能有效改善靠近侧墙燃烧器煤粉的燃尽特性(飞灰含碳量从3.0%降至1.6%以内);适当增加侧墙附近燃烧器二次风旋流强度或提高中间燃烧器出力、降低侧墙附近燃烧器出力,也可有效降低侧墙燃烧器对应的飞灰含碳量(2%以内),改善锅炉煤粉燃尽特性。     

电厂锅炉缺氧燃烧问题的历史数据分析

针对电厂大型锅炉缺氧燃烧问题,以工况分析为基础,深度挖掘利用大量历史数据,对燃烧配风的调控细节进行了定量研究,对炉内不完全燃烧问题CO浓度场、温度场进行了数值模拟分析,为炉膛燃烧优化问题的运行分析,提供历史数据研究方法。     

660MW超超临界循环流化床锅炉超低NOx排放研究

循环流化床(CFB)发电技术具有良好的炉内脱硫抑氮等优势,得到了广泛推广。随着环保形势的日趋严峻,CFB锅炉仅依靠炉内低氮燃烧无法满足NO_x超低排放要求,因此必须深入研究CFB锅炉炉内低氮燃烧理论,并在660 MW高效超超临界CFB锅炉实现突破。基于流态重构节能型CFB锅炉的设计理念,通过试验和数值模拟研究了炉内NO_x生成还原机理与炉内实现NO_x全部脱除的技术方案。结果表明,影响660 MW超临界CFB锅炉NO_x排放的因素包括:燃用煤质、燃烧温度及均匀性、过量空气系数(运行氧含量)、分级燃烧等。660 MW超超临界CFB锅炉采用单炉膛、单布风板、M型布置、4个旋风分离器、4个外置式换热器的炉型结构,锅炉热一次风从水冷风室后侧6点给入,保证了锅炉一次风静压分布均匀,进而保证了物料流化均匀性;采用"前墙给煤、后墙给煤泥"的给煤方式,前墙布置12个落煤口,后墙布置8支煤泥枪,同时后墙布置8点排渣,保证给煤均匀性;采用4旋风分离器布置结构保证了物料均匀性,不同旋风分离器之间流率偏差的最大值为7.9%;采用4个外置式换热器均匀布置保证床温的均匀性。同时炉内温度场及过量空气系数对NO_x排放起关键作用,锅炉设计床温确定为860℃,既保证了锅炉效率,又减少了NO_x排放,同时保证低负荷工况下满足选择性非催化还原(SNCR)脱硝系统反应温度窗口;锅炉过量空气系数选取1.15,进一步增强了还原性氛围。分级燃烧时一、二次风比例为4∶6,并适当调整锅炉二次风口位置及倾角,形成较大的还原性氛围。通过上述措施可实现炉内高效抑氮,最终使锅炉NO_x原始排放浓度低于50 mg/m3,炉外选取以尿素为还原剂的SNCR技术为辅助脱硝手段,在低投资、低成本、全负荷条件下实现最终烟气中NO_x超低排放。     

深度空气分级下混煤未燃尽碳与NOx协同优化数值模拟

为探究掺混方式及配风方式对混煤燃尽率和NO_x排放量的影响,以一台660 MW四角切圆锅炉为研究对象,开展混煤燃烧过程未燃尽碳和NO_x排放的协同优化数值研究。结果表明,在深度空气分级条件下,未燃尽碳主要受停留时间、掺混方式、配风方式等因素共同影响;合理搭配掺混方式和配风方案可降低混煤未燃尽碳水平和炉内NO_x总生成量,达到两者的协同优化。与炉外掺混相比,炉内掺混更加灵活,可通过优化低挥发分煤的燃尽程度来改善混煤整体的未燃尽碳水平。在炉内掺混方式下,均等配风将低挥发分煤置于上部燃烧器或正宝塔配风将低挥发分煤置于下部燃烧器,均有利于低挥发分煤的燃尽;而将高挥发分煤置于上部燃烧器更有利于NO_x减排。综合考虑混煤未燃尽碳和NO_x排放特性,将高挥发分煤置于上部燃烧器且采用正宝塔配风可为下部低挥发分煤的燃烧提供相对充足的氧量,提高低挥发粉煤的燃尽率,降低混煤未燃尽碳水平;上部高挥发分煤析出的挥发分中含有大量含氮中间产物HCN,可将已生成的NO_x还原,有利于降低炉内混煤NO_x生成量。     

基于CFD的循环流化床锅炉二次风入口结构的改进设计

由于循环流化床锅炉中二次风穿透深度不够而存在着炉膛中心供氧不足和流动不均匀的现象,这种气固流动的不均匀性不仅加重了水冷壁壁面磨损的问题,更使得燃烧效率大大降低,成为了制约循环流化床锅炉大型化发展的瓶颈。因此针对传统循环流化床锅炉二次风射流问题,本文对某150 MW循环流化床锅炉的二次风入口结构进行了改进设计,并采用欧拉双流体模型对改进前后炉内流场进行了数值模拟和对比分析。结果表明,入口改进后炉膛内部气固流场更加均匀,新的入口结构改善了中心区域"欠氧区"的存在,不仅提高了燃烧效率并可以减轻壁面的磨损程度,同时该结构下二次风以较小的动量即可达到穿透深度的要求,降低了风机的能耗,从而达到了节能的效果。     

抛煤机锅炉增拱前后炉内传热对比研究

分别对增设前拱的某35t／h和增设双拱的某10t／h抛煤机锅炉的炉内燃烧与传热特性进行了分析研究。分析发现增拱后有助于强化炉内燃烧,并减少锅炉的化学和机械未完全燃烧热损失,提高了抛煤机锅炉的炉膛出口烟温和热效率。     

合成氨、甲醇工艺过程弛放气用于循环流化床锅炉配烧探究

简要分析了循环流化床锅炉内部气体和物料的运行及循环流化床锅炉配烧弛放气的可行性,讨论了弛放气配入位置、喷入角度和喷入压力的确定。兖矿鲁南化肥厂两台75 t/h循环流化床锅炉配烧弛放气工业应用的实践表明,配烧弛放气后,锅炉内部扰动性能加强,炉内颗粒可燃物分布更均匀,强化了炉膛内的传热效果,减轻锅炉水冷壁管的磨损,延长运行周期,提高了锅炉的热效率;同时可减少环境污染,增加经济效益。     

链条锅炉低氮燃烧改造技术及应用效果研究

以新疆某热力公司1台70MW链条热水锅炉为例,分析了原有低氮燃烧系统存在的问题,从锅炉风室、烟气再循环系统、二次风系统等三个方面研究了适用于链条锅炉的低氮燃烧改造技术。改造完毕后,该链条锅炉低氮燃烧系统脱硝效果明显,从源头上降低了氮氧化物的产生,并取得良好经济效益,为链条锅炉低氮燃烧改造,实现节能减排提供了一种可行可靠的技术参考和工艺借鉴。     

沸腾炉节省能源的技术途径

前言沸腾炉具有三个显著特点:一是强化燃烧。由于被均匀连续投入炉内的煤粒在床内被分散并与赤热的床料均匀混合、迅速着火、在翻腾状态下燃烧、对一切固体燃料及废燃品几乎都适应;二是低温燃烧。其床温一般只有900～950℃、远比其它燃烧方式(～1500℃)为低,只要适当处理、锅炉排烟中的烟尘浓度、SO_x及NO_x、比其他任何燃烧方式小,能减少污染;三是强化传热。床内给热系数为一般锅炉的3～4倍。从国外沸腾炉设计可知,它与一般传统的煤粉炉     

秸秆及其致密成型块在链条锅炉中的试烧

为了研究链条锅炉燃烧秸秆和秸秆致密成型块时,锅炉效率与污染物排放水平,在DZL2-0.8/160-AII型工业链条锅炉上进行了试烧。研究结果表明,链条锅炉燃烧秸秆时,排烟过量空气系数1.92,排渣可燃炭含量17.4%,排烟中CO和H₂浓度为78×10^-6和35×10^-6;燃烧秸秆致密成型块时,排烟过量空气系数为1.58,排渣可燃炭含量8.7%,排烟中CO和H₂浓度为29×10^-6和13×10^-6。由此可知燃煤链条锅炉直接燃烧秸秆,应该设立挡渣铁和改进后拱结构,以利于提高后拱下炉排温度,降低机械不完全燃烧损失和化学不完全燃烧损失;调节后拱下风室的配风并提高后拱下风室之间的密封能力,以利于降低过量空气系数,从而降低排烟物理热损失。     

抛煤机锅炉炉内增拱对炉膛出口烟温的影响

分析了抛煤机锅炉炉内增拱后的炉内燃烧性能。具体考察了炉内辐射层有效厚度、炉内平均有效系数、炉膛黑度等参数的变化对炉膛出口烟温的影响。证实了炉内增拱可较大的提高炉内燃烧强度，提高抛煤机锅炉的热效率和炉膛出口烟温。     

大型城市生活垃圾焚烧炉配风优化数值模拟研究

为研究某大型城市生活垃圾焚烧炉的配风对于垃圾燃烧过程的影响,利用Flic和Fluent软件,研究一二次风配比、前后拱二次风角度和配风风量等因素对于燃烧过程的影响。数值模拟结果表明,而二次风管数的增加将造成流速的降低,削弱了烟气的混合,不利于燃料后期的燃尽;合适的前、后拱二次风角度和风量配比可以减少前、后拱壁面受到高温腐蚀和烟气颗粒冲蚀,促使炉膛底部气体尽快进入烟道中进行二次燃烧。对该炉燃烧适应性的数值模拟研究表明,来料垃圾热值过低需要增加垃圾入炉量和炉排速度,否则垃圾无法在炉内稳定燃烧。     

SNCR/烟气再循环协同脱硝技术研究

短期内煤炭作为我国主要能源的现状不会改变。由于煤燃烧会释放大量NO_x,造成严重的环境污染,因此煤炭燃烧过程中的NO_x控制至关重要。链条锅炉作为我国工业应用最为广泛的燃煤锅炉之一,是降低NO_x排放的重点对象,尤其在新实施的GB 13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》中规定重点地区锅炉NO_x排放值不得高于200 mg/m~3后,链条炉低氮燃烧和NO_x脱除技术受到广泛关注。为降低链条锅炉NO_x排放,满足国家环保要求的同时,降低企业运行维护成本,提高企业经济效益,以西安高新区某供热站4×75 t/h链条锅炉为研究对象,进行烟气再循环与SNCR耦合低氮燃烧NO_x脱除技术改造研究。研究了SNCR与烟气再循环耦合低氮燃烧系统参数,如烟气再循环率,再循环烟气一、二次风室送入比例,氨氮摩尔比,锅炉负荷变化等脱硝系统参数对NO_x脱除效率及链条炉燃烧特性的影响,确定了烟气再循环与SNCR技术耦合脱硝的最佳运行参数,结果表明:SNCR耦合烟气再循环低氮燃烧技术能有效降低链条锅炉NO_x排放。烟气再循环率为16%～18%,再循环烟气一次风室送入比例为82%,氨氮摩尔比为0.78时,SNCR耦合烟气在循环脱硝系统可达最佳脱硝效率。此时SNCR耦合烟气再循环联合脱硝效率可达到56%,SNCR单独运行脱硝效率可达40%,NO_x实际排放可从250 mg/m~3降至110 mg/m~3,远高于国家NO_x排放标准。     

链条锅炉采用"加煤粉复合燃烧技术"是提高锅炉出力的有效途径

链条锅炉加煤粉复合燃烧技术是内容古科委新技术推广项目。本文对该技术原理和应用情况作了详细的介绍，从而提出了链条锅炉和煤粉是提高锅炉出力的有效途径。     

CFB锅炉大型化气固流动非均匀性研究进展

循环流化床(CFB)锅炉大型化发展的必然结果是炉膛截面尺寸和并联回路的增加,流化床锅炉炉内燃烧和传热过程很大程度上取决于炉内气固流动特性,因此横向气固流动均匀性对锅炉的安全运行具有重要影响。笔者从静态和动态2个方面分析了大型CFB锅炉气固流动横向非均匀性问题。静态非均匀性问题包括布风均匀性和并联回路引起的气固流量沿截面的偏差以及各回路流量分配偏差,在稳定运行条件下不随时间变化。分离器的阻力特性是分离器的重要特性参数,在相同气相流量下,固体颗粒浓度对分离器压降的影响是非单调的,分离器压降随固体颗粒浓度的增加先减小后缓慢增加,理论上并联回路控制方程的解存在多值性,因此多回路并联条件下各分离器循环流率存在偏差。CFB锅炉炉内悬吊屏影响颗粒局部浓度分布,进而影响各分离器固体颗粒循环流率的分配。分离器出口烟道的形式对分离器气固两相的流量分配存在不容忽视的影响。在布风均匀性方面,两侧进风和后墙进风方式均会引起风室不同程度的布风不均。大型CFB锅炉在低负荷运行过程中,存在炉膛两侧床压大幅长周期波动的现象,该现象即为动态气固流动横向非均匀性问题,其产生的主要原因是大截面的布风系统,一次风降低导致的布风失稳以及多回路并联的不均匀性。横向波动数学模型主要是基于气固两相流系统横向波动固有频率的假设,当扰动接近系统固有频率时,会产生较大幅度的横向波动。目前动态非均匀性问题还缺少实验室尺度的深入系统研究,相关机理仍较模糊,是气固流动非均匀性问题的主要研究方向,同时布风不均和密相区气固流动的耦合作用还有待进一步研究。