增压富氧煤燃烧烟气焓值计算方法的研究

在1 MPa压力及富氧条件下煤在炉内燃烧产生以CO2为主要成分的高温高压烟气,由于烟气中的CO2和水蒸汽均为距离液态较近的气体、且二者占95%以上的体积份额,不能视为理想气体,因此烟气的焓值不能采用常压锅炉燃烧烟气计算焓值的方法。将烟气看成是几种实际气体的理想混合物,基于热力学的维里方程和余函数,推导出增压富氧燃烧条件下烟气焓值的计算方程,基于实际工况进行了计算,并与假设为理想气体混合物的计算结果进行了比较,可为增压富氧燃烧热力设备的设计提供可靠准确的基础数据。     

陶瓷窑炉中富氧燃烧的传热特性和节能效果分析

为研究富氧燃烧技术在陶瓷窑炉中的实际传热现象,以液化气为燃料在富氧燃烧试验台上进行富氧试验。研究不同富氧燃烧条件下,烟气的组成和辐射率、烟气热损失及燃料消耗量的变化,结合火焰空间系统零维传热数学模型,分析富氧燃烧对传热过程及节能效果的影响,探讨提高空间传热效率、降低能量损失的有效途径,为富氧技术在陶瓷窑炉中的实际利用提供可靠依据。研究结果表明:在富氧燃烧过程中,随着氧浓度的增加,烟气量的减少,烟气中的CO2和H2O体积浓度增大,烟气发射率增大,尤其是当氧浓度达到24%～30%时迅速增加,辐射换热能力增强;换热空间的传热能力明显增强,有利于热利用效率的提高;烟气所造成的热损失减少,热利用率得到提高;在维持一定窑炉温度时,燃烧消耗量下降,相对节能效果在氧浓度偏高的状态下较为明显。     

水泥线窑头余热锅炉对流烟道流动特性研究

锅炉烟道流场设计是决定水泥线低温余热锅炉性能的重要因子.针对每年5000 t水泥线余热锅炉的烟道流动,采用标准κ-ε模型对锅炉烟道烟气流动特性、不同受热面布置方式的流场分布不均匀性进行了数值模拟研究.结果表明:锅炉废气引入弯管外侧聚集流动,而其内侧出现负压区;受热面管束可降低锅炉引入弯管所致的流动不均匀性.研究结果对水泥线余热锅炉烟道和受热面设计分析和锅炉运行安全性有重要意义.     

漏风对300MW富氧煤粉燃烧锅炉参数影响的研究

以300 MW富氧煤粉燃烧锅炉为研究对象,建立其仿真模型。针对BMCR工况,分别进行了不同漏风系数下的静态仿真实验,得出不同漏风系数下富氧煤粉燃烧锅炉参数的变化规律。结果表明:锅炉机组的漏风,导致烟气中三原子气体浓度和发射率、壁面吸收比、炉膛平均烟温、辐射传热系数、辐射换热量和锅炉蒸发量均成下降趋势,而各过热器出口工质温度升高,且漏风系数越大时,各个参数变化幅度越明显,变化趋势合理,可为富氧煤粉锅炉的控制和机组运行提供参考。     

混烧锅炉富氧燃烧的数值模拟

富氧燃烧会对煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧特性产生重要影响。以130 t/h煤粉和高炉煤气混烧锅炉为研究对象,采用Fluent流体力学软件,对助燃气体（O_2/N_2）在3种不同氧气体积百分数（21%,23%,27%）工况下煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟。模拟得到3种工况下：炉内的温度场分布,烟气流场特性,火焰长度。模拟结果表明：随着氧气浓度的增加,燃料着火速度更快,燃烧更稳定,出口烟温逐渐降低,炉内烟气流速逐渐减少,强化了炉内传热效果,提高了锅炉热效率。     

富氧燃烧辊道窑结构优化的数值模拟

采用Fluent软件对陶瓷辊道窑进行了结构优化的数值模拟研究。结果表明,根据富氧浓度优化烧嘴口径后,天然气燃烧的火焰的"刚度"得到了改善。随着富氧浓度的提高,窑内烧成带平均温度先升高后降低,而横断面的温度均匀性则逐渐变差。当挡板与挡墙之间高度下降100mm后,窑内气流之间的扰动增强,且挡板与挡墙的截流作用变得较为明显,这可以很好地防止烧成带高温烟气不受限制地流向预热带,从而降低了热量损失。燃料量减少10%、20%、30%,辊道窑内烧成带的平均温度均有所下降。在满足烧成温度的前提下,当辊道窑采用27%的富氧浓度时,最多可节能20%。此外,对NOx生成量进行计算分析可知,富氧燃烧时的NOx浓度比空气助燃时高。但是,当富氧浓度为27%且节能20%时,烟气中的NOx含量仍能够满足陶瓷行业的NOx排放要求。     

1000MW燃煤锅炉富氧燃烧改造及NO_x排放的数值模拟

针对燃煤锅炉富氧燃烧改造的可行性以及NOx排放的问题,提出基于CFD数值模拟方法,开展1 000MW双切圆式燃煤电站锅炉的富氧燃烧改造及其NOx排放的数值模拟研究.结果表明,当氧气体积分数为30%的富氧燃烧条件下模拟的炉膛温度分布、换热结果与改造前空气燃烧时相当.绝热火焰温度一致可以作为改造时氧浓度选择的依据.改造后燃料NOx、热力NOx的生成量均显著降低,总NOx生成量可达改造前的47.3%.大量二氧化碳的存在促进还原区煤焦气化反应和燃料氮的析出,削弱了NOx前驱物的氧化,促进NO还原,从而减少NOx生成量.增大燃烬风风率可降低NOx排放.再循环烟气中的NO的还原使NOx净生成量降低44.6%~71.8%.     

洁净煤发电技术的发展前景分析

为了应对全球能源资源现状与地球气候环境的变化趋势,未来的洁净煤发电技术将以控制CO2排放为基本出发点,传统的燃煤发电方式将面临巨大的挑战与技术创新,并期待着全新的洁净煤发电技术理念。作者初步讨论了煤气化技术,超超临界蒸汽参数煤粉锅炉,超临界蒸汽参数循环流化床锅炉,新型整体煤气化联合循环,增压富氧燃烧整体化发电等若干技术的发展前景,谨供参考。     

同心圆二次风反切锅炉炉内气固多相流动特性的研究

为了防止大型电站锅炉炉内结渣,减轻高温对流受热面处烟气温度偏差,本文提出了二次风燃烧器喷口反切布置的同心圆燃烧方式。通过对炉内气相流动的冷模试验研究和数值模拟,单颗粒炉内运动的数值模拟和颗粒群在炉内运动的冷态试验研究结果表明:合理的二次风反切可在炉内形成“风包粉”燃烧方式,且使水平烟道内高温对流受热面处的气流速度和颗粒得到均匀分布,这对防止炉内结渣、减轻高温对流受热面热偏差起促进作用。     

300MW富氧煤粉燃烧锅炉变工况运行特性分析

富氧煤粉燃烧锅炉燃烧、换热特性与常规空气锅炉不同,为研究不同工况下富氧燃烧锅炉的运行特性,利用某300 MW富氧煤粉燃烧锅炉仿真模型,分别进行燃煤量、给水温度、氧浓度和水分变动试验。结果表明:随着富氧燃烧锅炉燃煤量的增加,炉膛出口烟温升高,炉内总辐射量增加,水冷壁产汽量增多。由于富氧锅炉辐射换热强,过热蒸汽温度随燃煤量增加而增加。随着炉内燃烧气氛中氧浓度增加,锅炉产汽量大幅度增加,主汽温度快速下降。由于锅炉设计煤种水分含量高且不稳定,水分变化对锅炉运行参数影响比较大,主要表现在煤质变坏,导致炉膛出口温度升高,过热蒸汽温度、再热蒸汽温度和排烟温度也随之升高。     

全氧燃烧玻璃熔窑热工计算与分析

对全氧燃烧玻璃熔窑与空气燃烧熔窑进行了热工过程计算与比较,分析了全氧燃烧玻璃窑内烟气变化及其对传热的影响,证明了全氧燃烧在节能和减少污染方面显著的优点,并简述了全氧燃烧技术对玻璃工业的推动作用．     

冷凝式供热锅炉的节能及环保特性

从燃料的燃烧反应机理出发,分析计算了冷凝式锅炉用于供热时的节能情况,当回收50％的烟气中水蒸汽冷凝潜热时,对于面积为250m^2的别墅,1个采暖季能节约186.3m^3天然气,节省521．64元燃气费．冷凝式锅炉除节能外,还能大大减少锅炉烟气中有害物的排放量,在水蒸汽冷凝率为52．6％的情况下,烟气中高达99％的SOx被冷凝水吸收,93％的烟尘被洗涤下来,50．9％的NOx58．4％的CO被除去．     

不同入口流速下生物质锅炉尾部烟气凝结的数值研究

生物质燃料燃烧后所产生的烟气中含有大量的水蒸气, 在锅炉尾部添加冷凝换热器回收冷凝热可以有效提高系统热效率。选用的生物质燃料烟气中水蒸气的体积分数为27.9%, 基于Mixture模型并选用Lee模型作为冷凝传质模型对尾部烟气凝结的传热传质特性进行了数值模拟研究。假设流动为稳态, 湍流模型采用标准k－ε模型, 求解选用Simple算法, 研究了烟气侧不同入口流速下(1~4 m/s)温度场、流场及液态水体积分数的变化规律, 对翅片管换热器的表面传热系数及换热量进行了对比分析。计算结果表明, 随着入口流速的增加, 烟气出口温度逐渐升高, 壁面凝结速率不断增大, 而冷凝水量逐渐减少, 同时翅片管换热器的表面传热系数及换热量逐渐增加。     

太阳能在煤粉锅炉上的应用

通过对煤粉锅炉炉膛内的燃烧、传热过程进行数值计算研究,预测了不同空气温度下炉膛内的温度分布和污染物体积分数分布。结果表明,在达到工业生产要求的炉内温度时,二、三次风使用高温空气,可降低总空气量和煤粉消耗量,同时还可减少污染物的生成量,达到节能减排的目的;随着空气温度的升高,炉膛内同一截面的温度更加趋于均匀,这样水冷壁各管吸热均匀,有利于锅炉水循环的稳定性,有利于煤粉锅炉应用高温低氧燃烧技术。为了实现空气高温,可在锅炉尾部增设太阳能空气加热器,利用太阳能辅助烟气余热将二、三次风加热到873K以上。     

烟气再循环对生物质炉排炉燃烧影响的数值模拟

针对生物质锅炉实际运行过程中常出现水冷壁腐蚀严重、屏式过热器积灰多和NO_x排放量高等问题,以一台某电厂额定蒸发量为130 t/h的生物质往复式水冷炉排炉为研究对象,提出二次风掺混再循环烟气燃烧的方法,采用计算流体力学（CFD）数值模拟技术对炉内燃烧过程进行热态模拟,旨在为锅炉的实际运行操作提供理论指导. 计算结果表明,采用烟气再循环可以增强炉膛上部气流扰动,改善炉内温度分布的均匀性,提高燃尽率,同时降低屏区火焰温度,减轻大屏积灰结渣风险;后墙下二次风掺混再循环烟气后,主燃区形成还原性气氛,温度下降,有效抑制热力型NO_x的生成.后墙下二次风掺混30%再循环烟气的工况炉内气流均匀饱满,高温烟气分布从炉膛深度中心向前、后墙两侧稳定下降,NO_x排放质量浓度相对于无再循环烟气时减少了32.1%.     

大型火电机组变工况下烟气含氧量自适应控制技术

建立了各热经济性参数的变化特性分析计算模型和微增量方程,确定了电站锅炉运行过程中不同负荷和运行工况下对应的最佳烟气含氧量设定值,并以此值作为锅炉燃烧控制系统中烟气含氧量校正回路的烟气含氧量设定值,从而实现变工况下烟气含氧量的自适应调节.试验证明此方法能有效优化燃烧,提高机组经济性.     

Comparisons of Fly Ash and Deposition Between Air and Oxy-FuelCombustion in Bench-Scale Fluidized Bed with Limestone Addition

In Oxy-fuel circulating fluidized bed, the residual CaO particles may react with high concentration of CO₂ in flue gas to form bonded deposit on heat transfer surfaces in backpass when limestone is used as a sorbent to capture SO₂.In this paper, experiments were designed on ash deposition in a bench-scale fluidized bed under oxy-fuel and air atmosphere. A novel ash deposit sampling probe was used to simulate the tubes of tail surfaces. The chemical composition of fly ash and ash deposit from both air-firing and oxy-fuel firing cases were analyzed by Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry(ICP-AES) and Scanning Electron Microscopy(SEM), respectively. The degrees of carbonation reaction of ash deposits were measured by Thermo Gravimetric Analysis. The results showed that there are distinct differences in fly ash deposition rate between oxy-fuel and air firing cases, and oxy-fuel combustion with limestone addition can affect chemical composition of fly ash and ash deposit, especially for elements of Ca, Na, K, and S. However, the carbonation reaction degree of ash deposits is found weak, which is due to the relatively low CaO content in ash deposit or not long enough of the sampling time.[JP]     

全氧燃烧玻璃熔窑火焰空间的数值模拟研究进展

介绍了全氧燃烧玻璃熔窑及其数值模拟的特点和最新研究情况,归纳了建立全氧燃烧火焰空间数值模拟的各种模型,阐述了玻璃熔窑数值模拟的发展趋势．全氧燃烧的显著优点和与数值模拟的相结合将会为玻璃行业开拓一条广阔的发展道路．