125 MW煤粉炉内分级燃烧的数值模拟

对125 MW煤粉炉内两种工况的分级燃烧进行了数值模拟,得到了炉内温度、速度分布以及NOx,CO,CO2等气相组分浓度分布.结果表明,随二次风率降低、燃尽风率的增加,炉内最高温度降低,炉内高温区上移,NOx浓度降低;整个炉膛内部湍流强度都比较强烈;炉内CO和CO2浓度分布及速度分布与实际燃烧状况能较好吻合,可为低NOx燃烧技术和锅炉改造提供指导.     

燃煤锅炉炉膛燃烧过程数值模拟研究概况

介绍数值模拟的意义,燃烧数值模拟的发展历程,炉内燃烧数值模拟的各种模型、研究现状及发展趋势。     

煤粉锅炉影响燃烧的因素

炉内燃烧过程的好坏,不仅直接关系到锅炉的生产能力和生产过程的可靠性。而且在很大程度上决定了锅炉运行的经济性。     

喷煤燃烧器煤粉燃烧过程的数值模拟研究

采用ＣＦＤ（ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｏｗ ｄｙｎａｍｉｃ）方法,研究并开发了喷煤燃烧过程的数值模拟应用软件。运用该软件预测的煤粉燃烧的温度分布场、主体气体组分分布场与实际燃烧过程相吻合,相对误差小于０％,该模拟软件是进行燃烧工程研究的重要分析工具。     

煤粉燃烧过程中SO2和NOx生成规律的研究

讨论了煤粉在实验室滴管护中燃烧时,SO2,NOx的生成量与炉内温度、停留时间以及煤粉粒度间的关系。实验温度范围为600℃～1000℃,煤粉停留时间为0．32s～0．55s,煤粉粒度为＜0．063mm和0．112mm～0．2mm,实验结果对了解锅炉炉膛内SO2的分布规律具有一定的意义。     

低氮燃烧技术在煤粉锅炉系统的应用性研究

煤粉燃烧过程中生成的NOx主要是燃料型NOx,约占总量75%~80%,其余为热力型NOx和快速型NOx。煤粉低氮燃烧技术的核心是控制燃料型NOx的生成。通过对煤粉锅炉按照“先炉内、后炉外”的总体技术路线,采用炉内De-NOx低氮燃烧技术结合SNCR喷氨技术,将低氮燃烧技术应用于煤粉锅炉,将烟气氮氧化物有效控制在200mg/Nm^3以内。大大减少氨水、液氧等脱硝剂的投入量,既降低了运行成本又有效缓解了脱硝剂对设备及烟道的腐蚀,使烟气NOx排放浓度符合我国《火电厂大气污染物排放标准》。     

旋涡式低NOX煤粉燃烧器燃烧特性的数值模拟

在冷态实验和数值研究的基础上,采用STAR-CD软件对旋涡式低NOx煤粉燃烧器进行了热态模拟,分别得出了燃烧器内还原区和燃尽区的燃烧特性. 还原区流场呈涡旋状,颗粒处在高速旋转、燃烧、破碎的状态,其内严重缺氧,温度较低且分布均匀. 燃尽区内氧气浓度相对较高,温度较高,有利于颗粒的燃尽. 对于0.5 mm以下颗粒,本燃烧器能够稳定地燃烧,并得到较低的氮氧化物排放. 对燃烧器优化设计的计算结果表明,将一次风单管进风改为多口进风能够较好地将大颗粒压制在下部的旋流区内,在保证低氮氧化物排放的同时,有利于阻止颗粒逃逸、提高燃烧效率. 在优化的计算工况下,其NOx的排放量仅为118 mg/Nm3,远低于固态排渣炉650 mg/Nm3的国家排放标准.     

焦炭气化反应对煤粉空气深度分级燃烧NOx生成的影响

焦炭气化反应对空气深度分级工况下燃烧及污染物的生成具有重要影响。笔者采用滴管炉试验与数值计算相结合的方法,研究了主燃区过量空气系数SR1在1.2→0.6变化过程中,焦炭气化对空气深度分级工况下煤粉燃烧和NOx排放特性的影响规律。通过对比滴管炉试验数据与传统模型和改进模型(考虑焦炭气化)结果可知,传统模型对空气分级燃烧的还原性气氛预测存在一定缺陷,改进模型与试验结果较吻合。滴管炉试验及改进模型计算结果表明,空气深度分级工况下,主燃区极度缺氧,燃烧过程由最初的挥发分着火(R1和R2)和焦炭不完全氧化(R4)过渡到以焦炭气化反应(R5和R6)为主导的燃烧状态,大量CO生成,高浓度CO2逐渐被消耗,直至还原区段结束,随着燃尽风加入,O2含量增加,CO被迅速消耗(以R2为主),CO2生成。空气分级工况下NOx排放特性表现为:燃烧器附近NOx浓度高,伴随还原性气氛的形成,出现一定程度的下降后保持较低的NOx水平,随着燃尽风的加入,出现一定程度的"反弹",这是因为还原区结束时,一部分未完全被还原的氮中间体在燃尽风加入后被迅速氧化造成的。     

煤粉锅炉富氧燃烧的数值模拟研究

以一台600MW四角切圆煤粉锅炉为研究对象,通过Gambit软件建立炉膛的三维结构及网格生成,在FLUENT软件中选择合理的数学模型,进行了空气气氛和富氧气氛下炉内煤粉燃烧的数值模拟.模拟结果表明:O2/CO2气氛下,由于CO2具有较高的比热容,炉膛内烟气的蓄热能力及着火热增加,炉膛整体温度下降,火焰中心上移.随着氧气浓度的提高,煤粉的燃烧得到强化,炉内温度升高,炉内高温区变大,火焰中心逐渐下移,有利于煤粉的着火和燃烧.     

回转窑内煤粉燃烧机理数值模拟的研究

针对-回转窑建立模型进行煤粉燃烧的数值模拟,其中气相采用k—ε双方程湍流模型,离散相采用颗粒轨道模型,燃烧采用非预混燃烧结合简化的PDF模型,辐射采用P1模型。数值模拟计算结果揭示了挥发分释放与燃烧的过程以及焦炭的燃烧机理,为煤粉在回转窑内的优化燃烧提供了重要的理论参考依据。     

煤粉锅炉高效低NOx局部富氧燃烧技术模拟研究

针对某公司150 t/h煤粉锅炉燃烧效率低、NOx排放浓度高、炉膛结焦等问题,提出了用富氧风作为炉顶燃尽风和贴壁风的分级燃烧新思路,采用计算机数值模拟技术和k-e- -g气相湍流燃烧模型及煤双挥发反应热解模型,对锅炉炉内速度场、温度场及燃烧过程中的NOx生成浓度进行数值模拟. 技术改造后锅炉的燃烧效率保持在96%以上,锅炉综合热效率在91.40%以上,NOx排放量为625~763 mg/m3,未发现炉膛水冷壁和高温过热器上有结渣现象.     

煤粉预热对高炉喷吹中煤粉燃烧行为的影响

通过建立数学模型,在Fluent软件的基础上结合自编程序,对不同预热温度下高炉喷吹煤粉的燃烧进行了模拟,得到了预热温度对煤粉燃烧的影响规律. 模型中包含了煤粉与O2, CO2及水蒸汽的异相反应,且考虑了焦炭的燃烧反应. 确定了回旋区的大小与形状,将煤粉燃烧空间划分为4个区域,对不同区域分别提出不同假设进行处理. 计算结果表明,煤粉预热后进行喷吹可促进煤粉在风口前提前气化,使煤粉的燃烧区域前移,提高了煤粉在回旋区的燃尽率;预热温度每提高50℃,煤粉在回旋区的燃尽率平均提高2%.     

高炉回旋区喷吹煤粉三维模拟

建立了高炉回旋区喷吹煤粉的气固两相流动、辐射和燃烧三维数学模型,用商业软件模拟了高炉回旋区内流场、温度场及组分变化,研究了鼓风富氧率、鼓风温度、鼓风速度对高炉回旋区的影响. 结果表明,气体在回旋区内的流动可分为沿风口方向的高速射流区和在回旋区上部的回旋流动. 回旋区内温度分布不均匀,回旋区下部温度较高,热量沿回旋区边界向上部传递. 沿风口中心线O2不断被消耗,CO2含量随O2含量减少而增加,在O2基本耗尽时达到峰值. 随CO不断生成,CO2含量逐步减少,直至消失. 提高鼓风富氧率、鼓风温度及增加鼓风速度能促进煤粉燃烧,提高煤粉燃烧速度.     

回旋区内喷吹煤粉燃烧行为的数值模拟

建立了直吹管-风口-回旋区下部区域内气固流动、传热和煤粉燃烧的数学模型,基于实际高炉工艺参数,借助商业软件通过数值模拟的方法研究了煤粉粒度、鼓风含氧量和鼓风温度对煤粉燃尽率的影响. 结果表明,煤粉粒径由120 mm降低到70 mm,燃尽率提高35.928%;鼓风含氧量由21%增加到30%,燃尽率上升16.542%;而鼓风温度由1423 K增加到1498 K,燃尽率仅提高8.897%. 脱挥发分过程和氧气供应是决定燃尽率高低的两大因素. 此外,在研究变量对喷吹煤粉燃尽率的影响时,模拟区域应同时包含直吹管、风口和回旋区.     

神府煤粉燃烧特性

为了给煤粉锅炉用户提供煤粉优选理论依据,以煤粉锅炉主要用煤神府煤制备的煤粉为研究对象,采用TG-DTG对煤粉的燃烧特性进行研究,分析了不同煤粉及升温速率对煤粉燃烧特性的影响。结果表明:在空气气氛下,升温速率提高,TG、DTG曲线向高温方向移动,煤粉的着火温度升高,最大质量变化速率增大,最大失重温度提高,燃尽指数增大;随着灰分和粒径改变,升温速率为10或20℃/min时,煤粉的着火温度变化不显著,燃尽指数及综合燃烧特性指数均有影响。灰分减小,粒径不变时,D煤粉的综合燃烧指数为1.51,优于粒径74μm、灰分9.5%的P煤粉。     

超细煤粉燃烧过程中污染物生成特性的研究

利用国产wRT-3P型微热量天平与英国产KM91006烟气分析仪联用对不同变质程度的超细煤粉进行了超细煤粉低温(小于800℃)燃烧实验,并应用QuinTox—Firework软件对燃烧过程中NO。和SO2的生成量进行跟踪检测、数据采集和整理。实验表明煤经超细化处理后,煤粉燃烧过程中NOx和SO2的生成特性发生了改变。同时,超细煤粉在燃烧过程中产生的CO延缓了煤表面发生的强氧化反应,有利于H2S与煤中其他矿物质的反应生成硫化物如CaS。     

煤粉工业锅炉燃烧器研究进展

燃烧器作为煤粉燃烧技术核心关键设备,主要作用是将燃料与空气合理混合,使燃料稳定着火并形成某种流场以利于后续完全燃烧。实现安全节能环保燃烧,必须根据燃料的特性,选择合理的燃烧器类型及布置形式。因此,本文介绍了国内外几种典型的旋流燃烧器的分类及其特点,并总结了旋流燃烧器的发展趋势。     

煤粉锅炉新型钝体燃烧器研究

燃烧器是锅炉燃烧系统的重要组成部分,针对湖南金信公司4'煤粉锅炉出现的燃烧不稳、不能负压运行、锅炉容易熄火、渣可燃物含量高等问题进行了分析,选择钝体燃烧器来代替普通直流燃烧器,设计出了一种新型钝体燃烧器,运行结果表明,飞灰含碳量Cfh=13.6%,较改前降低了5.4%,锅炉效率从76.74%提高到80.54%.该燃烧器具有较强的稳燃和负荷调节能力等优越性能,具有较好经济效益并有推广应用价值.