低NOx煤粉燃烧器的试验研究

对低NOx燃烧器从试验和数值模拟两个方面进行了研究,结果表明低NOx燃烧器浓淡两侧的速度比与管道气体速度和分隔板开缝与否均无关,大小为1.14～1.30,速度差为2.37 m/s(管道气体速度U=18 m/s时)～7.90 m/s(管道气体速度U=28 m/s时);低NOx燃烧器分隔板开缝时,相对不开缝结构阻力增加1.3%(180°扭曲分隔板)～10%(平直分隔板);低NOx燃烧器分隔板前布置阻挡锥时,阻力再增加10.1%(180°扭曲分隔板)～12.1%(平直分隔板);低NOx燃烧器浓淡两侧的固气比与分隔板有无开缝无关,浓侧煤粉射流的固气比随气流速度增大而增大,淡侧射流的固气比随气流速度的增大而减小,浓淡两侧的固气比随管道煤粉固气比的增大而增大.常规直流煤粉燃烧器加装不开缝的平直分隔板时,阻力增加17.7%,加装不开缝的180°扭曲分隔板时,阻力增加71.6%.低NOx燃烧器的分隔板开缝时,浓淡两侧的静压平衡,浓淡两侧的湍动能都增加,浓侧湍动能增加大约20%.     

煤粉浓淡旋流燃烧器喷口气固两相流动的数值模拟

在实验基础上，运用PNG－ASM和FCFSRT模型对煤粉旋流浓淡燃烧器的气固两相流进行数值模拟，并与实验结果进行对比，得出了合理的颗粒速度场和浓度场；比较和计算了浓缩和未浓缩的颗粒场特性，说明了浓淡分离燃烧器的浓淡燃烧的机理；最后对浓淡分离燃烧器煤粉混合特性作了数值模拟，指出了煤粉浓淡混合的区域。     

水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟

为了揭示煤粉气流在带有弯管、方圆接头、可调浓淡煤粉分离装置及喷口前直管段内的运动轨迹及分离机理,将新型可调水平浓淡煤粉椭圆锥燃烧器喷口前弯管、方圆接头、可调浓淡煤粉分离装置及直管段作为整体,采用RNGK ε模型和随机轨道模型,通过颗粒与流体耦合的PISC算法,对管内气固两相流进行了数值模拟。模拟结果表明弯管是一种经济而有效的煤粉分离装置,可调浓淡煤粉分离装置可调节燃烧器向火侧和背火侧的煤粉浓度,为其进一步完善和广泛应用提供了理论依据。图4参9     

可调浓度煤粉浓淡燃烧器的数值模拟

采用包括脉动频谱随机轨道模型等气固多相流模型,对新型撞击可调浓度煤粉浓淡燃烧器内部的气相固多相流动进行了数值模拟。研究来流速度,撞击块高度,隔板位置等因素对气相速度场,隔板两侧配风均匀性、颗粒浓度、浓淡分离比的影响,并和仪器模化实验进行对比,计算结果和实验吻合较好,通过分析浓淡分离过程中若干问题的机理,得到了具有工程应用价值的结论。     

W火焰锅炉炉内煤粉气流着火特性研究

对一台引进的300 MW机组W火焰锅炉炉内煤粉气流的着火特性进行了研究,测试了不同二次风挡板开度及煤粉浓缩器上乏气挡板开度下燃烧器区域烟气温度分布.结果表明二次风挡板和乏气挡板的开度在不同程度上影响到炉内着火特性;虽然乏气挡板开度能影响煤粉浓缩器浓、淡两侧的气相分配,但其对煤粉气流着火的影响较二次风挡板开度弱的多,究其原因在于燃烧器喷口采用一、二次风喷口相间布置,二次风离开喷口后极易与浓煤粉气流混合,这直接影响到煤粉气流的着火.     

浓淡燃烧器两相流的分离特性和阻力特性的试验研究

针对浓淡燃烧器两相流的分离特性和阻力特性，采用冷态模化试验进行研究，全面了解它们的特性，以便改进燃烧器的性能。研究表明：浓淡分离装置的撞击挡块高度、挡块与隔板的距离都可以作为煤粉浓度调节的手段；挡块高度和气流速度对阻力损失的影响较大。     

挡板宽度对热风炉矩形喷口燃烧器流动的数值模拟研究

针对某钢厂的热风炉矩形喷口燃烧器进行了数值模拟研究,主要考察了不同挡板宽度对管道内流场、燃烧室内流场、出口速度均匀性的影响。结果发现空气在管道内的速度分布不均匀,管道两边的速度比中间大;燃烧器内速度的分布都呈现出两边大中间小的情况,但是随着挡板宽度的增加,挡板边缘气流减弱,中间的气流流速会增加;出口速度的均匀性随着挡板宽度增加而提高,与实验结果对比,误差在1%内。     

弯管和文丘里管组合结构燃烧器内气固两相流动的数值分析

通过数值计算方法研究了弯管和文丘里管组合结构燃烧器的浓淡分离特性,分析了煤粉颗粒直径和煤粉密度变化对燃烧器出口浓淡分离特性的影响．结果表明：弯管和文丘里管组合结构的燃烧器既可以实现浓淡分离,又可以达到煤粉浓侧气流不贴壁和中间给粉的效果;当煤粉颗粒直径为10μm时,浓淡分离效果不明显;当颗粒直径为50μm时,分离效果较好,并且浓度核心的最大煤粉浓度随着St的增大而增大;当颗粒直径为100μm时,随着St的增大,出现了多个浓度核心．     

可换向百叶窗煤粉浓缩器的结构优化研究和应用

针对现有切圆燃烧角部风箱锅炉采用微量油直接点火水平浓淡煤粉燃烧技术时,锅炉两个角的油枪（双炉膛锅炉中是4个角的油枪）受空间的限制只能布置在淡煤粉气流侧而无法实现锅炉有效点火以及节约燃料油潜力没有充分发挥的问题,研发了可换向百叶窗煤粉浓缩器。该浓缩器结构简单,易于调节,可在锅炉运行过程中改变浓淡煤粉气流方向,实现锅炉正常点火启动并节约燃油。采用数值模拟方法对可换向百叶窗煤粉浓缩器结构进行了优化,并确定了结构优化方案。对某电厂300MWe锅炉下层煤粉燃烧器改造后的一次风喷口速度分布进行了测量,在点火启动工况和正常运行工况下,双向浓淡风量比满足设计要求,验证了可换向百叶窗煤粉浓缩器的可靠性。     

旋流燃烧器热态试验燃烧过程的数值模拟

本热态模拟试验是在1台1 MW的热态煤粉燃烧试验炉上进行的,用2台双调风旋流燃烧器对冲燃烧,并且在主燃烧器上方的不同位置还布置了燃尽风装置(OFA)。主燃烧器使用的是变截面的一次风管,风粉气流在惯性的作用下分离为内浓外淡的环状气流,从而实现了燃烧器喷口处沿直径方向的浓淡分布。通过对陕北神华优质烟煤的燃烧对比实验,并进行了数值模拟,其结果对工程设计和实际应用有着重要的指导意义。     

浓淡双喷口燃烧器低负荷稳燃技术的研究

针对燃煤机组深度调峰低负荷情况下着火困难、燃烧不稳定的问题,提出了一种对最上层燃烧器进行浓淡双喷口结构优化改造以达到30%负荷以下稳燃目的的方法。以1台300MW锅炉为模型,将最上层单喷口燃烧器改为总热功率与原燃烧器相同并带有浓淡分离装置的2个小型燃烧器。通过理论计算,分析了改造后燃烧器在低负荷下的着火性能,同时通过数值模拟对其燃烧情况进行分析。结果表明:改造后双喷口燃烧器更有利于低负荷下煤粉气流的着火;同时改造后炉内流场、温度场均更加稳定,炉膛内平均温度也有所上升;通过O_2、CO_2摩尔浓度分析可知燃烧更为彻底、稳定,改造后的浓淡双喷口煤粉燃烧器能满足低负荷下的着火及稳燃需求。     

百叶窗水平浓淡煤粉燃烧器浓淡气流分配的试验研究

百叶窗浓缩器结构参数对水平浓淡煤粉燃烧器的性能有很大的影响。建立了百叶窗浓缩器浓淡气流分配试验台。试验得到了百叶窗浓缩器叶片宽度及叶片布置形式变化时浓淡气流分配的变化规律；当百叶窗浓缩器的阻塞比、叶片倾角相同时，随着叶片宽度的增加，对气流的导向作用加大，浓淡风比值(RQ)增加；当叶片宽度、叶片倾角及叶片级数相同时，叶片布置形式对RQ的影响较小，但总的趋势为远离喷嘴出口处的叶片对气流的导向作用要大一些。图6表2参9     

水平浓淡煤粉燃烧器的研究

文中对四角布置的水平浓淡煤粉燃烧器进行了试验研究和理论分析,并与ＷＲ燃烧器进行了对比性研究。结果表明：水平浓淡燃烧器比ＷＲ燃烧器的着火提前、着火稳定性的调节范围更宽广。同时,深入分析了浓淡煤粉燃烧器稳定着火的机理,对最佳煤粉浓度进行了定量分析、计算结果与本试验数据的偏差为１７．４％。     

富集型燃烧器的原理与应用

在煤粉稳燃燃烧器的研制过程中,提出了一种新的煤粉燃烧器的着火稳燃机理:通过组织煤粉气流的浓淡分离及浓(小)股煤粉气流的急拐弯,让气粉分离;煤粉射入高温回流区,在这里滞止增浓,升温着火,形成小火焰,并点燃一次风煤粉火焰,即小火点大火的机理.以此为指导,成功地开发了富集型燃烧器及多重富集型燃烧器,并在100～200 MW机组上得到广泛应用.此外,还介绍了在合山电厂中的实际应用情况.     

富集型燃烧器及多重富集型燃烧器研究

通过对煤粉稳燃燃烧器的研制过程 ,提出了新的煤粉燃烧器的着火稳燃机理 :组织煤粉气流的浓淡分流 ,组织浓 (小 )股煤粉气流的急拐弯 ,让气粉分离 ,煤粉射入高温回流区 ,在这里滞止增浓 ,升温着火 ,形成小火焰 ,并用它点燃整个一次风煤粉火焰 ,即小火点大火的机理。以此着火稳燃机理为指导 ,成功地开发了富集型燃烧器及多重富集型燃烧器 ,已在 1 0 0～ 2 0 0MW机组上得到广泛应用。由于它的喷口小 ,预期多重富集型燃烧器会受到电厂更大的欢迎。     

利用一维热膜探针对旋流燃烧器出口冷态旋流流场的测量

测量了在不同偏航角α、俯仰角θ及风速下一维热膜探针偏航系数ｋ和俯仰系数ｈ的数值,研究了其变化规律,并利用一维热膜探针对空间气流的方向敏感性对径向浓淡旋流煤粉燃烧器模型出口的冷态旋流流场进行测量。确定了气流湍流脉动水平较高,有利于煤粉燃烧的区域。     

220t/h煤粉电站锅炉燃烧系统改造

某电厂220 t/h锅炉原设计煤质为贫煤,现改烧高挥发分烟煤,造成着火距离过短、喷口烧坏等问题.另外,由于燃用烟煤时一次风速提高,造成了煤粉浓淡分离燃烧器挡板短期内全部磨损.在锅炉大修期间,对锅炉燃烧系统进行了改造,将下层一次风改成微油点火燃烧器,并对原煤粉浓淡燃烧器进行了减弱浓缩比的改造.运行情况表明,改造后的燃烧器结构合理,阻力小,着火稳定,稳燃能力强,着火距离合理,燃烧器喷口不存在烧坏风险,壁温较低,未发现结焦结渣现象.微油点火燃烧器节油率高达95％.冷炉可全程使用微油点火,完全代替大油枪.点火过程中,着火稳定,飞灰可燃物较低,燃烧器壁温保持在300℃以下,无结渣倾向.     

弯头和百叶窗浓缩器联合作用时浓淡风比试验

进行了单独使用浓缩器、弯头及弯头和浓缩器联合作用时浓淡风比的试验研究。单独使用浓缩器时，随着叶片级数增加，浓淡风比值(RQ)增加；当叶片级数相同时，叶片布置形式对RQ的影响较小。单独使用弯头时，RQ随气流转弯角度增加而增大；随弯头后续管段长度增加而减小。弯头和浓缩器联合作用时的RQ与弯头方向有关，当弯头和浓缩器对煤粉气流的分离作用一致时，RQ小于弯头单独作用和浓缩器单独作用时的浓淡风比值之和；当两者对煤粉气流的分离作用相反时，RQ大于弯头单独作用和浓缩器单独作用时的浓淡风比值之差；此时，叶片布置形式对RQ影响较大。图5表3参5     

煤粉浓度连续可调型浓淡燃烧器及其气固两相流动特性

针对电站锅炉燃用煤种多变和负荷多变的问题，提出了一种新型的浓淡偏差燃烧技术，即利用组合叶片的导向作用对煤粉气流进行分离浓缩的煤粉浓度连续可调型浓淡燃烧器。应用激光粒子动态分析仪对这种燃烧器进行的两相流动特性测量表明，在一定的组合叶片角度范围内，可以实现煤粉浓度的连续调节，且由于叶片的扰动作用，气相和颗粒相的湍动都能有所提高，不同粒径颗粒的分布也发生了变化。     

浓淡煤粉直流射流燃烧实验装置的优化设计

为了优化250 kW浓淡煤粉直流射流燃烧实验装置设计的关键参数,本文利用Fluent软件对浓淡煤粉射流的着火过程进行数值模拟研究,完善了中试规模的浓淡煤粉燃烧实验平台。结果表明,随着浓淡煤粉射流与高温烟气射流的相交角度的变化,中心轴向速度均是从射流起点开始急剧增加,达到峰值速度后开始逐渐衰减;相交角度为20°时,中心轴向速度的峰值最大,汇合流的能量损失最小;相交角度大于20°后,连续火焰延迟距离减小的幅度不明显。研究认为实际相交角度选为20°时,各股射流的湍流流动和传热行为与实际切圆锅炉相符,汇合流沿着炉膛中轴线向下传播,浓淡煤粉射流着火后形态未变化。