600 MW超临界W火焰锅炉无烟煤燃烧NOx释放规律研究

针对600 MW超临界W火焰锅炉,对炉内劣质无烟煤燃烧和NO x 释放规律进行数值模拟,研究了煤粉浓度、一次风速及前后墙配风方式对炉内NO x 释放规律的影响。结果表明：提高煤粉浓度可显著降低炉膛出口NO x 排放,在锅炉负荷允许范围内,与常规浓度相比,NO x 排放量可降低42%;合理选择前后拱一次风速可有效控制炉内NO x 生成,存在最佳一次风速;炉膛前后墙配风方式对炉内火焰对称性影响较大,而对NO x 生成量影响不大。     

燃烧无烟煤的W火焰锅炉热流密度分布的数值模拟

对600 MW超临界W火焰锅炉的流动,燃烧和传热过程,以及水冷壁热流密度的分布特征进行了数值计算,并研究了不同拱上风倾角,不同拱上二次风比例及不同OFA倾角对水冷壁热流密度分布的影响规律。结果表明,在炉膛燃烧器区域,炉膛中部的前拱气流对于后拱气流存在挤压作用,而在侧墙附近后拱气流对前拱气流存在挤压作用。炉膛前后墙水冷壁的热流密度在水平方向呈M型双峰分布,而侧墙水冷壁的热流密度则呈中间高两边高的单峰分布。拱上风倾角对于炉内热流密度分布的影响最为敏感,OFA倾角影响次之,拱上二次风比例的影响相对较小。     

煤粉工业锅炉燃烧的数值模拟

为了更好地把握锅炉的性能,应用Fluent软件对某新型高效煤粉工业锅炉内的燃烧过程进行了三维数值模拟.采用非预混燃烧模型模拟化学反应过程,用P-1辐射模型计算辐射传热,用Realizable κ-ε湍流模型模拟气相运动,对固体颗粒相的求解采用随机轨道模型.模拟所得到的炉内温度场、离散相和连续相轨迹分布合理,温度场和实测值较为吻合.模拟结果表明,通过适当降低锅炉的负荷,能够进一步改善煤粉燃烧温度场分布.     

SOFA参数对W锅炉燃烧及NO_x排放影响的数值模拟

在一台600 MW的北京巴威W型(BW)火焰锅炉上采用了新型燃烧系统,在原始燃烧系统的基础上调整了二次风配比并且引入了燃尽(SOFA)风,该系统在大幅降低NO_x排放的同时能保证飞灰含碳量不会明显增加。研究目标是通过数值模拟的方法评估新型燃烧系统在不同SOFA风率和不同SOFA位置时的整体燃烧性能。为了更加准确的计算飞灰含碳量,采用了CBK焦炭燃烧模型。结果表明当SOFA风率从15%上升到20%时,氮氧化物由823 mg/m~3骤降至738 mg/m~3,飞灰含碳量仅增加了0.264%;而当SOFA风率从20%上升到25%时,氮氧化物仅降低了32 mg/m~3,飞灰含碳量却增加了0.41%。因此综合考虑NO_x排放和飞灰含碳量,SOFA风率取20%最为合理。对于SOFA风位置而言,从拱上3.0 m增加到6.0 m,NO_x排放略微减少,与此同时飞灰含碳量小幅增加。综合考虑经济性和NO_x排放,最优的SOFA布置位置在拱上5 m处。     

煤粉颗粒团燃烧过程的数值模拟

煤粉的燃烧在工程实际中很多情况下都是聚团燃烧,颗粒内部传热传质机理复杂。本文根据多孔介质的传热传质学理论,引入对流项,建立了气流场中煤粉团燃烧的三维数学模型,并对不同孔隙率的煤粉团的燃烧过程进行了对比计算,计算结果合理,揭示了孔隙率对煤粉团着火燃烧的影响,为深入研究煤粉团燃烧特性打下基础。     

煤粉粒度对超细煤粉再燃脱硝效率影响的数值模拟

借助CFD计算软件Fluent 6.1,对全尺寸四角切圆锅炉超细煤粉再燃烧过程进行了三维数值模拟.以烟煤的超细煤粉作为再燃燃料,研究了NO_x排放随再燃煤粉粒径、再燃区过量空气系数及再燃量的变化规律,并给出了不同再燃煤粉粒径工况下炉膛中心截面上NO_x浓度分布.结果表明,对于不同粒度的再燃燃料,再燃区过量空气系数存在同一最佳值,在0.8～0.9之间;脱氮率随着再燃量的增加而增大,最佳再燃量为20%;再燃煤粉越细,对NO_x的还原作用越强,最佳再燃燃料平均粒径为20 μm.     

循环流化床锅炉炉膛流动特性数值模拟进展

循环流化床锅炉(CFBB)燃烧技术是目前最好的洁净煤燃烧技术之一,锅炉炉膛内的流动特性决定了炉内的燃烧和传热,是循环流化床锅炉最具有研究价值的内容之一。传统的实验方法存在研究成本高、准确性低等局限性,因此数值模拟方法成为了更多研究者的选择。CFBB模拟须从气固多相流模型入手,首先综述了近10 a来炉膛流态模拟的研究进展,数值模拟能提供更详细的流动细节和可视化结果,有助于加深对炉膛内气固两相宏观和微观流态特征的认识,还能提供更为详细的物理参数并完善对炉膛流态的定义。然后综述了决定模拟成败的关键因素——曳力模型,应用于炉膛模拟的曳力模型可以分为均匀模型、关联型模型和EMMS模型3类,讨论了曳力模型的应用范围和优缺点,其中EMMS模型具有描述介尺度结构的能力,是目前最好的曳力模型。最后归纳和分析了多相流模型和曳力模型的耦合方法,TFM多相流模型与EMMS曳力模型耦合的方法在目前得到了最多应用和较好成果,但具有无法实现粒径分布和缺乏尺度分离的不足。而将CPFD多相流模型与EMMS曳力模型耦合的方法兼具考虑颗粒粒径分布和介尺度结构不均匀性对炉膛流动特性影响的能力,在循环流化床锅炉炉膛流动性模拟更...     

基于ANSYS CFX的旋转炉内煤粉燃烧数值模拟

采用Auto CAD软件建立反应炉的物理模型,将其导入ANSYS Workbench后对几何模型进行网格划分,再采用CFX模块的K-Epsilon模型模拟湍流流动、涡耗散模型模拟燃烧反应过程、离散传输模型模拟辐射传热等数值模拟技术,得到了炉内煤粉燃烧后的CO2、H20、NO等产物浓度场及温度场和燃烧辐射强度。模拟结果表明:炉内完全燃烧火焰形状为沿中心轴线方向传播且轮廓明显、炉内流动在两侧呈现较强的回流、中心形成射流,该技术为研究炉内流动与反应过程提供了新方法。     

O2/CO2气氛下煤粉燃烧NO的排放特性

以徐州烟煤和娄底无烟煤为研究对象,在水平管式炉上对比了O2/N2和O2/CO2两种气氛下NO的析出释放规律,获得了O2/CO2气氛下,温度、氧气体积分数、石灰石添加剂与煤种对NO排放量的影响规律。实验结果表明：高体积分数CO形成的还原性气氛是导致富氧燃烧条件下NO排放总量低于空气气氛的主要原因;700～900 ℃时,升高温度对两种气氛下NO的释放均有促进作用,O2/CO2中两种煤对温度的变化更为敏感;O2体积分数增加能够促进两种煤NO的释放;CaCO3的加入在两种气氛下都能对NO起减排作用,在O2/CO2气氛中的减排效果要优于O2/N2气氛;高含氮量煤种的NO排放总量更大,但转化率低。     

不同当量比条件下矿井瓦斯爆炸过程的数值模拟

为了研究管道预混火焰的传播特性及内在机理,运用数值模拟的方法,建立矿井瓦斯气体爆炸的数学模型和物理模型,对不同当量比浓度的矿井瓦斯气体爆炸过程进行模拟研究。计算结果表明,矿井瓦斯气体爆炸过程中速度和压力值均会经历上升-下降-二次波峰-下降-震荡的过程。火焰传播初期,气体爆燃体积迅速增大,火焰的速度、压力和温度随之迅速上升,并在一段时间内呈现层流燃烧状态。而后速度和压力图均出现了不同程度的波动,可知这是压力波和反射波共同作用的结果。速度和压力并未同时达到峰值,速度要超前于压力达到最大状态,这主要是爆炸压力波和反射压力波的相互叠加作用导致压力上升,而反射压力波导致速度下降。当量比浓度的压力、速度值最小,燃烧持续时间最长,此时气体还未完全加速,未形成爆轰状态。     

Numerical simulation of NOx formation in a cyclone-opposed coal-fired utility boiler

In this paper, FLUENT software was used to simulate the burning process in a utility boiler. Chose the kinetics/diffusion-limited as combustion model, two-competing-rates as devolatilization model, RNG k-εmodel as viscous model, and PDF model as combustion turbulent flow model. Numerical calculation of NOx formation in a 330 MW cyclone-opposed coal-fired utility boiler with 32 double air registers was done. The distribution characteristics of temperature, NOx and oxygen concentration in furnace were studied. They were symmetrically distributed in furnace. In the combustion area, temperature and NOx concentration are high, while oxygen concentration is low. Temperature and NOx concentration are declined gradually along with furnace height, while oxygen concentration is raised. The higher the temperature is and the greater the excess air coefficient is, the more NOx formation.     

混烧准东煤660 MW煤粉炉分离燃尽风位置优化研究

以某混烧准东煤与北塔山煤的660 MW超超临界四角切圆锅炉为研究对象,使用ANSYS FLUENT软件,模拟当准东煤与北塔山煤的混烧质量比分别为8∶2、9∶1和10∶0时,分离燃尽风喷口投用位置对炉膛出口NOx浓度和煤粉燃尽率的影响,确定分离燃尽风的最佳位置。研究表明,各混烧比下,还原区高度为4 m时,炉膛出口NOx浓度和煤粉燃尽率达到最佳值,NOx浓度分别为2270、2403、2605 mg/m3,煤粉燃尽率分别为9877%、9867%、9775%。保持还原区高度4 m不变,改变高低位燃尽风间距,当高低位燃尽风之间的距离为25 m时,炉膛出口NOx浓度和煤粉燃尽率达到最佳值,NOx浓度分别为227010、240300、260525 mg/m3,煤粉燃尽率分别为9877%、9867%、9775%。研究结果可为类似炉型混烧或全烧准东煤提供参考。     

Influence of constricted air distribution on NOx emissions in pulverized coal combustion boiler

This paper reports a field testing of full scale PCC (Pulverized Coal Combustion) boiler study into the influence of constricted air distribution on NOx emissions at unit 3 ( 125 MW power units, 420 t/h boiler) of Guixi power station, Jiangxi and puts forward the methads to decrease NOx emissions and the principle of boiler operation and regulation through analyzing NOx emissions state under real running condition. Based on boiler constdcted air distdbution, the expedment mainly tested the influence of primary air, excessive air, boiler load and milling sets (tertiary air) on NOx emissions and found its influence charactedstics. A degraded bituminous coal is simply adopted to avoid the test results from other factors.     

煤液化热高压分离器煤粉漂移特性数值模拟与优化

为揭示煤液化热高压分离器（简称“热高分”）内的煤粉漂移规律,基于热高分的结构特性和多相流物性参数,建立物理模型,并采用VOF(volume of fluid)模型和DPM(discrete phase model)模型,数值分析进口液固两相中固相质量分数、颗粒粒径对煤粉漂移特性的影响。研究发现：在气液交界面处,煤粉颗粒平均质量浓度最大,并随进口固相质量分数的增加而增大;小颗粒对气流的跟随性好,故气相出口的煤粉漂移率与颗粒粒径呈负相关关系;当进口固相质量分数增大到7%以上时,对应同一颗粒粒径下煤粉漂移率基本不变。通过在热高分上部增加45°倾斜挡板,发现气相出口处煤粉漂移率从2.03%下降到0.88%。     

基于蒙特卡罗法的锅炉煤质在线软测量特性模拟

采用蒙特卡罗法对电厂锅炉入炉煤质在线软测量系统进行测量特性模拟,得到被测量的虚拟测量样本,采用该样本分析被测量的分散性,得到煤的各种成分含量和低位发热量的测量合成不确定度.研究表明,软测量技术能够较为准确地测定煤的主要成分含量和低位发热量,性价比高,适宜与设备效率监测系统相配套,是一项有应用前景的电厂热工测量技术.     

高炉喷吹用煤燃烧过程中氯的析出特性

高炉喷吹用煤在低温燃烧和风口条件下高温快速燃烧过程中氯元素的析出特性差别很大。为对比其差别,对煤燃烧过程中氯的析出机理进行了热力学分析,并试验研究了高炉喷吹用煤低温燃烧过程中氯的析出特性,分析了温度、时间和空气流量对其影响规律。结果表明,低温燃烧条件下,高炉喷吹用煤氯的析出率受温度影响显著。在300～600 ℃内随温度上升,氯的析出率迅速增加,600 ℃时,氯析出率高达90%。继续升温至800 ℃以上时,氯析出率有所减缓;随燃烧时间的延长,煤中氯析出率增大;在500~700 ℃固定温度下,煤粉燃烧过程中氯的析出属于零级反应,其析出的表观活化能Ea为6 691.1 kJ/mol、频率因子k0=3.562;氯的析出率随空气流量的增加缓慢增加。高炉喷吹用煤粉在风口高温快速燃烧时氯的析出率仅在50%左右,远低于其在低温燃烧时氯的析出率。煤粉在高炉中燃烧时部分氯元素滞留在未燃煤粉中,故高炉生产建立煤粉中氯元素检测制度,并使用低氯煤进行喷吹。