600MW四角切圆燃烧锅炉富氧燃烧的数值模拟

为了研究煤粉锅炉的传热特性,控制燃煤污染物排放,阐述了600 MW四角切圆煤粉锅炉炉内的流动、传热与燃烧过程的数值模拟方法,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,分别进行了空气气氛和富氧气氛下炉内煤粉燃烧的数值模拟过程。模拟结果表明:O2/CO2气氛下,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。     

切圆方式对锅炉燃烧特性影响数值模拟

以某电厂四墙切圆燃烧锅炉为工程原型搭建模型,并在该锅炉模型基础上通过改变燃烧器组的位置,形成四角切圆燃烧方式的锅炉模型。通过数值模拟的方法研究了四墙切圆燃烧和四角切圆燃烧的炉内空气动力场、温度场及组分场,分析了2种不同切圆燃烧方式的燃烧特性和烟气成分分布特性,对燃烧稳定性、未燃尽度、温度偏差及污染排放等综合性能上进行了对比。结果表明,四墙切圆燃烧在气流组织的均匀性、未燃尽度、温度偏差及污染排放等综合性能优于四角切圆燃烧,可为切圆燃烧锅炉的选型提供参考。     

角式与墙式切圆锅炉低氮燃烧数值模拟研究

以某300 MW四角切圆采用先进的低氮燃烧技术燃煤锅炉为模型,通过使用数值模拟软件对炉膛燃烧过程进行计算模拟研究,通过改变燃烧器布置方式,分析并对比了燃烧器整体采用角式布置和墙式布置两种方案时的速度场、温度场以及组分场。结果表明,在相同配风条件下,墙式燃烧时形成的速度流场更加均匀良好;炉膛出口处温度有所降低,温度分布更趋于均匀,但煤粉燃尽率略有下降;在炉膛上部区域,由于温度水平低于角式切圆燃烧温度水平,很好的抑制了氮氧化物的生成,使NOx排放值下降了14. 98%。燃烧器整体采用墙式切圆燃烧的速度场、温度场分布更优,NOx排放值有所降低,是较好的低NOx燃烧器布置方式。     

分级配风对切圆锅炉NO_x生成与燃烧经济性的影响

针对燃用劣质混煤的300 MW四角切圆燃烧锅炉,通过低氮燃烧系统改造与增设燃尽风(SOFA)相结合的方式,用于降低氮氧化物(NO_x)排放浓度。通过三种劣质混煤的实炉燃烧试验获得了SOFA风率,三次风投、退,缩腰配风方式对NO_x排放浓度与锅炉燃烧经济性的影响规律。试验结果表明,随着SOFA风率增加,锅炉热效率随之下降,而NO_x排放浓度呈现出先下降后上升的趋势;制粉系统三次风退出时,NOx排放浓度明显降低,而飞灰含碳量有所升高;此外通过优化缩腰配风,有助于提高锅炉热效率和降低NO_x生成浓度,从而实现低氮燃烧的同时,兼顾锅炉燃烧经济性。     

600MW机组锅炉空气分级低NO_x燃烧数值模拟

某600MW机组四角切圆锅炉在满负荷运行方式下NOx排放浓度约400mg/m3,不能满足国家对电站锅炉NOx减排的要求。对此,采用高级复合式空气分级低NOx燃烧技术和炉膛布置相匹配的方法,降低NOx排放量。同时,以数值模拟软件FLUENT为工具,采用k-ε双方程模型,对燃烧器拟改进结构与原始结构锅炉煤粉燃烧过程和NOx生成特性进行模拟并对比。结果表明:采用空气分级燃烧后,炉膛温度场、速度场以及CO、O2的排放量均有相应的变化,且NOx排放量大大降低;数值模拟结果和试验结果的计算误差在5%以内,可准确预测燃烧器改进后NOx生成与排放量,为燃烧器的改造提供一定的理论依据。     

墙式分离燃尽风对660MW切圆燃烧锅炉烟温偏差影响的数值模拟研究

为研究墙式分离燃尽风(separated over-fire air,SOFA)对切圆燃烧锅炉烟温偏差的影响效果,对1台660MW四角切圆燃烧锅炉开展了多工况炉内流动、燃烧和污染物排放数值模拟,研究了墙式SOFA风率和摆角对锅炉烟温偏差的影响。结果表明:SOFA风量增加,使得炉膛出口烟窗截面温度分布不均匀系数和炉膛出口截面烟温偏差减小,并且有利于降低NO_x排放量,但对煤粉燃尽率影响不大;SOFA喷口水平摆角增大,有利于降低锅炉烟温偏差;SOFA喷口向下摆动,有利于降低锅炉烟温偏差。     

不同配风方式下超临界墙式切圆锅炉燃烧特性的数值模拟分析

以华能营口电厂600 MW超临界墙式切圆燃烧锅炉为研究对象,采用计算流体力学仿真软件对在不同配风方式下锅炉炉膛内温度场和NO_x质量浓度进行数值模拟分析。数值模拟结果表明:在一、二次风正宝塔式配风方式下,炉内温度分布状况理想,下二次风托粉效果好,锅炉内燃烧充分且无贴壁燃烧现象;另外,一、二次风正宝塔式配风方式结合燃尽风、附加风风量的调整,可以有效降低炉内NO_x的生成量。以上结果对该类型锅炉运行、设计和改造具有指导价值。     

燃煤锅炉不同氧分压富氧燃烧过程数值模拟

采用CFD软件,结合改进的辐射特性模型以及化学反应机理,对3MW富氧燃煤锅炉进行数值模拟,计算空气燃烧工况以及氧分压分别为23%、26%和29%下的富氧循环工况,对炉内速度、温度、组分场进行分析,结果表明:富氧燃烧工况与空气工况相比,速度场、温度场相对保持不变。富氧燃烧绝热火焰温度总体低于空气燃烧工况,26%氧分压条件下比空气工况低200 K;入炉氧分压对炉内温度水平具有一定的调节作用,随氧分压提高,火焰最高温度也提高;富氧燃烧条件下燃烧器区域烟气CO浓度较高,锅炉主燃烧区域的水冷壁区域的结渣和高温腐蚀倾向有所加剧。随着氧分压的提高,CO浓度峰值也增加达到了3%~4%,但是在炉膛出口烟气中,CO浓度则稍微低于空气燃烧工况,燃尽度得到改善。     

富氧燃烧锅炉辐射传热特性数值模拟研究

为研究富氧燃烧与空气燃烧锅炉之间的辐射传热特性差异,并为设计或改造新型富氧燃烧系统提供所需的理论指导,对2种燃烧方式下的炉膛流场与传热分布特性进行了数值模拟研究。首先对富氧燃烧数值模拟采用改进灰色气体加权和（WSGG）模型计算气体吸收系数的必要性进行了探讨,并将Johansson WSGG模型结合进入燃煤锅炉的CFD模型框架内,使CFD数值模型适用于富氧燃烧的辐射传热计算。在此基础上对某330 MW机组锅炉分别采用干、湿烟气再循环富氧燃烧方式及空气燃烧方式的炉膛流场与传热分布特性等进行了对比分析。结果表明:在锅炉煤量、入口气体质量流量和氧量皆相同情况下,不同燃烧方式间燃烧烟气成分及物性的差异使富氧燃烧与空气燃烧锅炉在流场、温度与炉膛传热分布等方面皆呈现出较明显的差异;富氧燃烧烟气中所富含的CO2和H2O的比热容高于N2,使采用湿烟气循环方式富氧燃烧锅炉炉膛的整体温度和吸热量明显低于空气燃烧;同时,由于CO2的密度高于N2,富氧燃烧锅炉的整体流速低于空气燃烧锅炉,并影响了炉内的温度与传热分布。在设计富氧燃烧系统或改造现有空气燃烧系统时应考虑富氧燃烧与空气燃烧锅炉在炉膛流场与传热方面的差异,合理安排锅炉的传热分布,避免或减少锅炉受热面的改动。     

600 MW四角切圆锅炉分级燃烧数值模拟与试验研究

针对某电厂600 MW四角切圆锅炉炉膛出口NOx含量高的问题,采用了两级空气分级燃烧技术,并对燃烧特性进行模拟优化与现场试验.结果表明:两级空气分级对燃尽区氧量造成了明显的影响;对锅炉进行燃烧优化调整后,锅炉效率没有降低,飞灰和炉渣含碳量没有增加,烟气在炉膛上部可以较为均匀地混合.     

600MW机组墙式切圆锅炉燃烧特性分析

为了进一步了解超超临界600MW机组墙式切圆锅炉的燃烧状态,对该锅炉满负荷时特征截面上的温度分布、O2和CO的摩尔浓度分布等进行了模拟计算。由模拟结果与试验结果的对比分析可以看出,模拟结果的过量空气系数与设计值吻合较好,下炉膛出口烟温略高于设计值,未燃尽碳损失略低于设计值,但能够真实地反映锅炉的燃烧状态,可为该类型锅炉的设计改造提供参考。     

浓淡燃烧煤粉锅炉局部富氧助燃的数值模拟

利用Fluent计算软件对一台670 t/h浓淡煤粉锅炉的常规空气燃烧和局部富氧燃烧过程进行数值模拟,得到了两种燃烧气氛下炉内的空气动力场、温度场和烟气中各组分物质的量浓度的分布。结果表明:在"三高区"通入富氧助燃对底层燃烧器煤粉气流的燃烧影响较大,煤粉着火提前,底层一次风高温区增大,有利于提高燃烧器的稳燃性能,且火焰中心位置下移,使煤粉在燃烧器区域燃烧完全,降低了炉膛出口烟气温度。局部富氧燃烧的高温火焰集中在炉膛中心位置,水冷壁附近保持较高的氧化性气氛,对水冷壁起到较好的保护作用,可有效防止结渣和高温腐蚀。     

四角切圆锅炉炉内燃烧数值模拟

为了研究不同负荷下炉内燃烧及污染物排放情况,基于Fluent软件对某台350MW四角切圆燃烧锅炉进行数值模拟,分析随着锅炉负荷的变化,炉内的流场、温度场、组分分布及污染物NO_x质量浓度分布。结果表明:炉内切圆明显,整个炉膛空间存在螺旋上升的流场;燃烧器区域温度最高,炉内温度随着炉膛高度增加而降低;随着负荷降低,炉内温度水平降低,30%额定负荷工况时炉内温度水平偏低,需要考虑炉内煤粉的引燃和稳燃问题;组分场分布与温度场有很大关系,高温区对应高CO浓度场和低CO_2浓度场;在炉膛高温区大量生成热力型NO_x,随着锅炉负荷降低,炉膛出口NO_x质量浓度逐渐降低。     

200MW_e富氧直流锅炉燃烧特性数值模拟研究

采用CFD软件结合改进的辐射特性模型以及化学反应机理,对200MW富氧直流锅炉燃烧特性进行数值模拟,计算空气分级燃烧、空气燃烧以及氧分压分别为23%、26%的富氧循环工况,对着火、结渣特性进行分析,结果表明:对比空气燃烧工况,富氧下挥发分浓度明显提高,且随着入炉氧分压的增加,挥发分浓度提高,可见富氧下挥发分的氧化速率变慢,燃烧持续时间更长;富氧工况下炉内主燃区和过热器屏底区域具有较高的CO浓度,结渣和高温腐蚀倾向加强,锅炉设计应采取较低的断面热负荷和容积热负荷,并对燃烧器配风进行优化。     

大型富氧燃烧锅炉结渣趋势数值模拟分析

富氧燃烧凭借其高效减排的特点,成为了当今研究的热点。针对600 MW锅炉,通过数值模拟研究,分析大容量富氧燃烧锅炉燃用神华煤的结渣趋势,通过分析表明:在富氧燃烧条件下,富氧燃烧锅炉主燃烧区域的水冷壁,以及过热器屏底部的结渣和高温腐蚀倾向有所加剧。     

600MW墙式切圆锅炉燃烧器数值模拟优化及改造研究

结焦会缩短锅炉使用寿命,甚至结焦严重时形成块状掉落,造成灰斗水冷壁损坏,影响机组安全运行,某厂针对主燃区结焦严重的问题,对燃烧器喷嘴射入角度进行改造,通过FLUENT模拟3种不同的燃烧器射入角度,分析对比不同改造角度前后的温度场、速度场及组分场,分析所选角度的合理性,再将所得结果与冷态火花示踪试验和热态温度场试验比对,验证所选角度的改造方案的可行性与有效性,为同类机组抑制结焦提供参考。     

锅炉燃烧切圆反转的数值模拟分析及处理

某发电机组的1 025 t/h锅炉在实际运行中燃烧切圆旋转方向与设计方向相反.通过对燃烧器内的流动过程进行数值模拟分析,并对炉内空气动力场进行动量平衡计算,认为其主要原因是炉膛中心的动量矩与切圆的设计旋转方向相反.对此,经运行调整各次风压,恢复了切圆转向,并将原扭转隔板式WR燃烧器改造为带百叶窗式浓缩器的浓淡风煤粉燃烧器后,锅炉燃烧稳定.     

四角切圆燃烧锅炉NO_x排放浓度预测

分析影响燃煤锅炉NOx排放浓度的各种因素,给出了各个因素的定性和定量关系。通过曲线拟合方法,得到了NOx排放浓度预测公式,并依此开发出了适用于四角切圆燃烧锅炉的NOx排放浓度预测系统。实际应用结果表明,该系统预测NOx排放浓度准确性较高,其预测值与实测值之差约为10mg/m3(标准状态),可以作为锅炉低NOx燃烧器改造设计的辅助工具。     

烟气循环倍率对煤粉富氧燃烧影响数值模拟

为了研究煤粉富氧燃烧方式下烟气循环倍率对燃烧和传热特性的影响,本文以某500k W燃烧测试炉为研究对象,采用数值模拟方法对空气燃烧以及不同循环倍率下的富氧燃烧进行了研究;采用化学渗透脱挥发分(CPD)模型模拟煤粉的脱挥发分过程,挥发分成分考虑为多种轻质气体,挥发分的燃烧采用详细化学反应机理,介质辐射特性模型均针对富氧燃烧进行了修正。研究结果表明:虽然富氧燃烧下二次风与一次风的动量比较空气燃烧下降了50%以上,但采用相同的旋流燃烧器仍可实现与空气燃烧相似的炉内流场特性;煤粉燃烧温度和着火位置均受循环倍率的影响,富氧燃烧下循环倍率为72%时,炉内平均温度分布以及着火位置与空气燃烧下较为接近,随着循环倍率增加,辐射传热量降低。     

电站锅炉空气分级燃烧的数值模拟

阐述了电站锅炉采用空气分级燃烧降低NOx排放的原理及其技术关键。针对目前应用效果最好的组合空气分级燃烧技术,以一台600 MW超临界锅炉为例,应用数值模拟软件分别对采用一级分离燃尽风方式和两级燃尽风方式的组合空气分级燃烧进行了数值模拟,模拟结果与实测值基本吻合。结果表明,与一级分离燃尽风方式相比采用两级分离燃尽风方式时NOx的排放量更低,水冷壁表面的热流密度较均匀;同时两级分离使燃烧推迟,飞灰含碳量及屏底的烟温较高,通过合理调节燃尽风配比和燃烧器摆角可以避免锅炉效率下降和管壁超温。采用两级分离燃尽风的组合空气分级燃烧技术具有更好的应用前景。