高炉煤气/煤粉混烧锅炉燃尽风优化数值模拟

针对某300 MW高炉煤气/煤粉混烧锅炉,基于Fluent数值模拟软件,对二次风中3种燃尽风配比(19.4%,25%,40%)下的炉内燃烧过程进行数值模拟。计算结果表明:燃尽风配比的增加会造成下层高炉煤气的不完全燃烧,炉膛温度明显降低,同时NO生成量也会显著减少。3种工况下炉内最高温度均出现在燃烧器上部区域,温度分布与各组分浓度分布成对应关系,高温区对应着CO高浓度区和CO2,O2低浓度区。工程实践表明,数值计算结果与实际运行数据吻合良好。     

220t／h混烧锅炉炉内燃烧过程的数值模拟

以某厂220 t/h高炉煤气和煤粉混烧锅炉为研究对象,对锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟。总结适合该类锅炉的数值模拟方法和网格划分方法。预报了混烧锅炉炉内的速度场和温度场,结果表明：该锅炉炉内可形成较规则的四角切圆形流场,炉内等温线分布较均匀。模拟结果可为同类锅炉的优化设计、合理运行提供参考。     

某2 027 t/h锅炉变工况掺烧污泥燃烧特性研究

采用Fluent软件,针对某2 027 t/h四角切圆煤粉锅炉不同负荷下单独燃烧煤粉、煤粉和污泥混烧工况进行了数值模拟,研究了炉内流动、燃烧和NOx排放特性。结果表明：模型能够模拟锅炉燃烧过程,模拟误差在10%以内;掺混污泥对炉内速度场影响较小,掺混污泥后,水分蒸发吸热,炉膛整体温度水平下降,中上层燃烧器区域CO和HCN生成量增加,还原性气氛增强,NOx生成受到抑制;掺混10%比例污泥后,600 MW,510 MW,450 MW工况下平均温度峰值分别降低了15.5 K,8.2 K,3.1 K,NOx排放分别降低10.9%,13.1%,8.1%。     

350MW煤/气混烧电站锅炉运行特性的试验研究

为满足节能、环保的要求,一些钢铁企业利用高炉煤气、焦炉煤气与煤混烧发电,而混烧气体燃料对锅炉的汽温、烟温等特性产生的影响并不是很明显.以某350 MW的煤粉/高炉煤气/焦炉煤气混烧电站锅炉为研究对象,分析混烧高炉煤气、焦炉煤气对汽温、烟温及效率等的影响,试验研究所得出的有关数据对锅炉的优化运行具有指导意义.     

煤/气混烧电站锅炉对流受热面传热特性的研究

以某350 MW煤粉/高炉煤气混烧电站锅炉为研究对象,通过采用试验研究与热力计算相结合的方法,对混烧高炉煤气后锅炉对流受热面的传热系数进行了修正,满足了掺烧气体燃料后的传热特性,保证了热力计算程序的准确性,对锅炉的优化运行具有指导意义.     

煤粉分级燃烧对炉内燃烧过程影响的试验研究

为了考察炉内燃烧过程的变化特性，研究了2.11 MW四角喷燃煤粉炉的煤粉分级燃烧效果.试验采用的锅炉燃料分级百分比为20%，二级燃烧区过量空气系数取0.95.一级燃烧区和燃尽区过量空气系数取1.10.结果表明, 与未进行分级燃烧的基础工况相比，煤粉分级燃烧试验炉二级燃烧区和炉膛出口温度增高，锅炉NOx排放体积比降低45%. CO、CO2和SO2在应用分级燃烧后的炉内变化复杂，但其排放体积比未发生较大改变，甚至略有下降. 分级燃烧使锅炉固体不完全燃烧损失(SICL)有一定程度增加, 该煤粉分级燃烧是一种清洁燃烧技术.     

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%.     

O_2/CO_2煤粉锅炉炉膛实时仿真模型研究

基于O2/CO2燃烧方式的烟气成分和换热特点,建立了炉内辐射换热过程的动态数学模型。以某300MW O2/CO2煤粉锅炉概念设计中的炉膛为研究对象,进行了BMCR工况下的静态仿真计算、O2/CO2容积比和摆角扰动试验。仿真结果表明,所建立的模型运行稳定,动态变化趋势合理,可为O2/CO2煤粉锅炉炉膛的控制系统设计和机组运行提供参考。     

涡流式分解炉内垃圾衍生燃料和煤粉燃烧特性的数值模拟

针对某实际生产线上的涡流式分解炉,采用Realizable k-ε模型、DPM模型、有限速率燃烧模型等对炉内的垃圾衍生燃料燃烧特性和煤粉燃烧特性进行了数值模拟研究,结合分解炉内温度场、组分浓度场及燃烧速率等展开综合分析。研究结果表明:与煤粉的燃烧特性相比,RDF的燃烧过程以挥发分燃烧为主,且其具有着火点低,燃烬速率快,燃烧温度低等特点;RDF与煤粉混烧时可促进煤粉的燃烧,且炉内温度均匀、稳定分布,未影响窑炉的稳定性。     

高炉喷煤若干问题的探讨

l煤粉在高炉内的去向煤粉由风口吹入高炉后，部分在风日前燃烧，部分以未燃煤形态进入高炉各部，参加各种反应或逸出炉外，其行为示于图1．除随炉顶煤气逸出炉外以及混于炉渣排出外，其余皆可认为是有效利用．强化高炉喷煤除配置良好的原料和施以正确的操作外，必须对煤粉吹入风口后的行为，即煤粉燃烧及未燃煤粉的行为加以深入研究．2未燃烧粉在高炉内的行为从高炉风口喷吹的煤粉在回旋区不可能全部燃烧，这部分煤粉离开回旋区后停止燃烧，随煤粉流进入炉内，形成了高炉内的末燃煤粉．进入炉内的末燃煤粉量与喷煤量和燃烧率有关．进入炉内…     

初始氧浓度对纵置煤粉炉组分及温度场影响的数值研究

在O2/CO2燃烧方式下,对设计的0.3 MW纵置炉在4组初始氧浓度Φ(O2=21%,30%,35%,40%)工况下的燃烧室内的组分场和温度场分布进行了数值研究。计算结果表明:随着初始氧浓度的提高,炉膛出口烟气中的CO和CO2平均浓度相应降低,各工况下炉膛出口CO2浓度都在87%以上;炉膛出口NO平均浓度先增加后降低。随着初始氧浓度的提高,炉内的火焰温度水平逐渐提高。在Φ=21%工况下,炉膛尾部平均温度较低,而在Φ=40%工况下,炉膛尾部温度偏高,在Φ=30%工况下,炉膛中心截面温度比较均匀。     

350MW燃煤锅炉燃烧过程和NOx排放的数值研究

采用IPSA两相流动模型、煤粉燃烧综合模型以及后处理的NOx生成模型,对一台350MW锅炉煤粉燃烧过程和NOx排放进行了数值计算,得出了炉内燃烧器区域以及炉膛出口的烟气温度场和燃烧产物的组分浓度分布．炉膛出口处模拟结果与锅炉热态试验数据进行了比较,两者吻合情况较好．另外,重点分析了炉内煤粉燃烧过程和NOx排放沿燃烧器出口中心线和炉膛高度方向上的生成规律,得出了NOx的主要生成区域,并指出了降低NOx排放的控制技术．     

碗式配风对燃烧效率与NOx质量浓度的影响

对600 MW超临界前后墙对冲燃烧锅炉在均等配风和碗式配风下的燃烧进行数值模拟,分析不同偏差程度碗式配风对炉内颗粒质量浓度场、CO体积分数场、炉膛温度、NO_x生成的影响,并与试验结果进行对比. 模拟结果表明,燃烧器碗式配风改善了炉内宽度方向上的风、煤混合过程,减小了CO体积分数和煤粉颗粒质量浓度偏差,降低了炉膛出口烟气中CO的平均体积分数和飞灰中碳的质量分数,从而有效提高了前后墙对冲燃烧锅炉的燃烧效率. 燃烧器碗式配风对炉膛出口烟气中NO_x的平均质量浓度有不利影响,但是当碗式配风风量偏差不大于20%时,NO_x平均质量浓度变化不大于3.5%. 综合燃烧器碗式配风对水平截面CO分布特征和炉膛出口烟气中NO_x的平均质量浓度的影响,在燃烧常用煤种的条件下,碗式配风的风量偏差宜控制在20%以内. 炉膛出口烟气中CO的平均体积分数、飞灰中碳的质量分数、NO_x平均质量浓度的模拟值与热态试验值变化趋势一致. 在实际应用中碗式配风对CO平均体积分数的降低效果更加显著,当碗式配风的风量偏差达到20%时,省煤器出口烟气中CO的平均体积分数降低幅度达95%.     

掺烧高炉煤气对锅炉传热特性影响的研究

为了提高某300 MW电站中高炉煤气的掺烧比例,在混合燃料燃烧的热力计算方法的基础上,分别计算了不同煤种在不同高炉煤气掺烧比例时对理论燃烧温度、炉膛出口烟温、飞灰浓度、排烟温度、锅炉效率等方面的影响。计算结果表明,随着高炉煤气掺烧比例的增加,锅炉效率下降,排烟温度升高。当燃烧煤种1高炉煤气掺烧比例为20%时,排烟温度升高38℃,锅炉效率下降2.76%;当燃烧高灰份的煤种2高炉煤气掺烧比例为20%时,排烟温度升高45℃,锅炉效率下降3.49%。     

电站锅炉燃用高碱煤对燃烧特性影响研究

以某1 000MW超临界塔式电站锅炉为研究对象,采用数值模拟的方法研究了锅炉燃用高碱煤对炉内燃烧特性和结渣特性的影响。使用CFD模拟软件对炉内燃烧过程进行了三维稳态燃烧模拟,并对掺烧不同比例准东煤后的炉内温度场和结焦率等指标进行了比较分析。结果表明,随着高碱煤掺混比例的提高,炉内温度水平逐渐下降,当掺混比例较高时,炉内温度水平已难以匹配正常燃烧的条件。更改煤粉平均粒径的模拟结果表明,粒径和掺混比例都与炉内结渣特性有着较强的关联,这是由不同掺混比例下粒径改变后对于碰壁情况与温度水平的两方面共同作用导致的。     

燃烧调整对炉内温度分布及NOx排放的影响

采用具有三维温度场可视化监控系统的300MW四角切圆燃煤锅炉,研究燃烧调整对炉内温度分布和NOx排放规律的影响。结果表明,总风量调整、总燃料量扰动、燃烧器摆角调整、层间燃料量调整、燃烧器不同组合以及单层燃烧器燃料调整直接影响炉内沿高度方向的温度场分布、NOx的排放量、飞灰含碳量和辐射能。NOx排放量与实时炉内温度分布密切相关,这与已逐渐成熟的NOx生成机理的研究结果一致。     

Numerical calculation of flow and heat transfer process in the new-type external combustion swirl-flowing hot stove

It is clarified that the important method to improve the blast temperature of the small and the middle blast furnaces whose production is about two-thirds of total sum of China from 1000℃ to 1250-1300℃ is to preheat both their combustion-supporting air and coal gas. The air temperature of blast furnaces can be reached to 1250-1300℃ by burning single blast furnace coal gas if high speed burner is applied to blast furnaces and new-type external combustion swirl-flowing hot stove is used to preheat their combustion-supporting air. The computational results of the flow and heat transfer processions in the hot stove prove that the surface of the bed of the thermal storage balls there have not eccentric flow and the flow field and temperature field distribution is even. The computational results of the blast temperature distribution are similar to those determination experiment data. The numerical results also provide references for developing and designing the new-type external combustion swirl-flowing ho     

1 000MW火电机组污泥掺烧比例影响研究

采用流体计算仿真软件对1 000 MW燃煤电站锅炉燃料掺烧情况进行了模拟计算。针对单台磨煤机的污泥掺烧开展研究,分别对污泥掺混比例为0%,10%,20%,30%,40%时的炉膛内部燃烧情况进行了计算,并对炉膛内温度场、组分浓度场等进行了分析。结果表明:保持总热值不变进行掺烧时,随着掺烧比的增加,炉膛温度有所下降,炉膛出口温度降低;SO2浓度呈上升趋势,主要集中在掺烧污泥的一次风喷口处;CO2浓度随着掺烧比的增加逐渐下降。     

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。