低负荷烟气再循环对煤粉锅炉燃烧及NOx排放的影响

以某330 MW锅炉结构参数和低负荷运行参数为依据,针对低负荷下不同烟气循环率对炉膛内截面平均温度、O2体积分数、CO体积分数以及NOx排放质量浓度的影响进行模拟分析.结果表明:低负荷下采用一次风烟气再循环能有效降低锅炉NOx排放质量浓度;随着烟气循环率的提高,炉膛内截面平均温度逐渐降低,CO体积分数逐渐减小,NOx排放质量浓度降低;与无烟气再循环相比,烟气循环率为15％时NOx排放质量浓度降低67.88 mg/m3,NOx减排效率提高20.36％.     

生物质(气)耦合燃煤锅炉燃烧特性数值模拟

为了研究不同类型生物质对煤粉耦合生物质再燃锅炉燃烧特性的影响,基于FLUENT模拟软件,选取某超超临界660 MW锅炉作为研究对象,搭建煤粉锅炉耦合生物质(气)再燃模型,对锅炉进行改造,在最顶层二次风喷口和燃尽风之间增添生物质(气)再燃喷口,分别对纯煤燃烧,生物质固体再燃,生物质气体再燃等不同工况的燃烧特性进行数值模拟,研究燃烧区温度场,组分分布以及炉膛出口烟气中CO2和NOx质量浓度分布的变化规律.结果 表明:生物质再燃降低锅炉煤粉消耗量,使得主燃区燃烧温度降低,同时使得炉内燃烧火焰中心上移,炉膛出口CO体积分数上升,增加了排烟热损失;相比于纯煤工况,生物质固体和生物质气再燃均可以使炉膛出口CO2和NOx的体积分数降低,但是生物质气效果要明显高于生物质固体.其中食物垃圾气体再燃减少CO2排放与降氮效果最好,CO2减排率可达13.87％,降氮率可达24.13％.     

生物质(气)耦合燃煤锅炉燃烧特性数值模拟

为了研究不同类型生物质对煤粉耦合生物质再燃锅炉燃烧特性的影响,基于FLUENT模拟软件,选取某超超临界660 MW锅炉作为研究对象,搭建煤粉锅炉耦合生物质(气)再燃模型,对锅炉进行改造,在最顶层二次风喷口和燃尽风之间增添生物质(气)再燃喷口,分别对纯煤燃烧,生物质固体再燃,生物质气体再燃等不同工况的燃烧特性进行数值模拟,研究燃烧区温度场,组分分布以及炉膛出口烟气中CO2和NOx质量浓度分布的变化规律.结果 表明:生物质再燃降低锅炉煤粉消耗量,使得主燃区燃烧温度降低,同时使得炉内燃烧火焰中心上移,炉膛出口CO体积分数上升,增加了排烟热损失;相比于纯煤工况,生物质固体和生物质气再燃均可以使炉膛出口CO2和NOx的体积分数降低,但是生物质气效果要明显高于生物质固体.其中食物垃圾气体再燃减少CO2排放与降氮效果最好,CO2减排率可达13.87％,降氮率可达24.13％.     

锅炉SCR入口NO_X浓度的控制

某公司锅炉脱硝系统采用空气分级燃烧技术和锅炉尾部烟气脱硝技术。由于空气分级燃烧技术造成炉膛火焰中心上移,影响锅炉飞灰、排烟、CO和减温水量指标,造成锅炉效率下降、增加运行成本。SCR设备运行需消耗液氨,相同脱硝效率下液氨成本取决于烟气量及SCR入口NOx浓度。SCR入口NOx浓度越低消耗的液氨量越少、液氨成本越低,但一味降低SCR入口NOx浓度可能会造成炉效下降幅度过大。为了确定机组NOx的排放浓度,在300MW负荷下对机组进行了不同NOx排放浓度下炉效和液氨总成本的测试,并得出相应经济的配风方式。     

燃煤锅炉掺烧松木气燃烧过程数值模拟研究

为了分析掺烧松木气对燃煤锅炉燃烧过程以及燃烧产物的影响,基于Fluent软件搭建了松木气与煤粉的混合燃烧模型,对300 MW燃煤锅炉的纯煤燃烧以及掺烧10%,20%,30%生物质气的4种工况进行数值模拟。在保证锅炉总输入热不变的情况下,得到了不同工况下锅炉炉膛内燃烧温度、烟气组分和NOx排放随炉膛高度的分布情况。模拟结果表明:与纯煤燃烧工况相比,掺烧松木气时炉内燃烧温度有明显下降,当掺烧比例分别为10%,20%,30%时,燃烧区域截面平均温度分别下降了46,88,104 K;掺烧松木气也会引起了烟气组分的变化,炉膛下部的O2体积分数明显增大,CO和CO2的体积分数明显减小;随着松木气掺烧比例的增加,锅炉炉膛出口处的NOx的质量浓度分别下降了47,148,198 mg/m3。     

对冲旋流燃烧锅炉侧墙水冷壁近壁区还原性气氛分布特性

以某660 MW超临界对冲旋流燃烧锅炉为研究对象,采用现场试验和数值模拟相结合的方法,考察了不同运行工况下锅炉侧墙水冷壁近壁区还原性气氛的分布特征,分析了机组负荷、运行氧量、燃尽风开度及燃烧器二次风配风方式等燃烧调整手段对侧墙水冷壁近壁区烟气中O_2体积分数、CO体积分数、H_2S质量浓度以及脱硝入口NO_x质量浓度的影响.结果表明:负荷越高,侧墙近壁区还原性气氛越强,高温腐蚀主要发生在高负荷工况下;提高运行氧量、降低燃尽风风量,虽可提高侧墙水冷壁近壁区烟气中O_2体积分数,但提高幅度有限,且影响NO_x质量浓度;提高靠近侧墙燃烧器的二次风量,降低二次风旋流强度对侧墙近壁区烟气组分的影响并不明显.     

800MW旋流对冲燃烧锅炉低NO_x改造的数值模拟

针对某800MW超临界锅炉NOx排放量较高的问题,设计了配风方式不同的3种工况.利用CFD软件,对3种工况进行了炉内燃烧、传热及污染物排放等方面的数值计算,并分析了炉内的温度、NOx及CO组分的分布情况.结果表明:计算结果与实测数据吻合较好,空气分级燃烧使主燃区温度降低,CO体积分数升高,NOx质量浓度明显降低;燃尽风对燃料的燃尽率和炉膛出口烟温产生了不利影响,从而影响机组的经济性和安全性.通过对各个工况燃料的燃尽率及炉膛出口烟温进行综合比较分析,得出工况3为较理想的改造方案.     

1000MW超超临界锅炉燃烧调整的试验研究

对某电厂1000MW燃煤锅炉进行了燃烧优化调整试验,分析了一次风配风均匀性、煤粉细度、燃烧器配风、运行中氧的体积分数以及燃尽风率对锅炉效率的影响．结果表明：对同层燃烧器外二次风采用两端和中间开度大的配风方式可以改善由于大风箱两端进风引起的沿炉膛宽度方向氧气的体积分数偏差,随着炉内氧气的体积分数增加,锅炉的热效率先提高后降低．当氧气的体积分数在3．0％左右时,锅炉热效率达到最高．随着燃尽风率的逐渐降低,锅炉热效率和NOx排放质量浓度逐渐提高．综合考虑锅炉效率、NOx排放质量浓度以及屏式过热器管壁金属温度,在额定负荷下,燃尽风率以保持在25％左右为宜,此时锅炉热效率为93．9％,NOx排放质量浓度为306．1mg／m^3．     

600MW电站锅炉烟气含氧体积分数优化策略研究

以某600Mw燃煤机组为例,在调节烟气含氧体积分数的基础上,增加一次风配比、二次风配比和燃尽风风门开度调整试验,分析了烟气含氧体积分数对锅炉经济性的影响,并对烟气含氧体积分数进行优化,提出了有关优化策略．结果表明：在400Mw、500Mw和600Mw3种负荷下,最佳运行烟气含氧体积分数分别为3．8％、3．2％和2．3％,可以有效降低发电成本和风机电耗,提高锅炉整体热经济参数及降低NOx排放质量浓度,为锅炉安全运行和节能减排提供依据．     

前后对冲旋流燃煤锅炉CO和NO_x分布规律的试验研究

针对某电厂600MW超临界机组前后对冲燃煤锅炉CO排放质量浓度较高且局部易出现峰值、沿炉膛宽度方向左右侧偏差明显、在不同O2体积分数下变化较大的现象,通过现场试验分析了O2体积分数和燃尽风风量对CO和NOx排放质量浓度的影响,提出了降低CO排放质量浓度的调整控制措施.结果表明:该电厂前后对冲旋流燃煤锅炉的CO排放质量浓度较高是由于配风不均而造成的;关小侧燃尽风二次风挡板开度及燃尽风二次风和三次风挡板开度,有利于降低CO排放质量浓度;综合考虑CO和NOx排放质量浓度的变化趋势,运行O2体积分数为3.0%时较为合适.     

700MW四角切圆锅炉低NO_x燃烧的数值模拟

对一台700 MW四角切圆煤粉锅炉低NOx燃烧改造前后开展了多工况炉内流动、燃烧、传热与污染物排放特性的数值模拟,模拟结果与测量值符合良好。数值模拟与实际运行结果都表明:采用M-PM低NOx燃烧器并进行深度空气分级燃烧改造后,炉内空气动力特性良好,气流不会直接冲刷水冷壁;主燃烧区处于低氧高CO浓度的强还原性气氛,可抑制NO生成并大量还原已生成NO,锅炉NOx排放显著降低,100%、75%和50%负荷下分别降低了68.8%、52.9%和56.6%;屏底烟气温度明显增加,主、再热汽温特性明显改善,温度升高达到设计值;水冷壁壁面热负荷更加均匀;尽管飞灰含碳量和CO排放浓度增加,但排烟温度降低了约10℃,排烟热损失降低大于机械和化学不完全燃烧损失增加之和,锅炉效率升高。     

600MW对冲旋流燃烧锅炉侧墙缝隙式贴壁风系统工业试验

在600 MW对冲旋流燃烧锅炉上进行了侧墙缝隙式贴壁风系统改造后的工业试验,对比分析了缝隙式贴壁风的效果,评估了其对锅炉运行和NOx排放的影响,并对贴避风运行方式进行了优化。研究结果表明:侧墙缝隙式贴壁风系统可以改善对冲旋流燃烧锅炉两侧墙贴壁烟气还原性气氛,提高贴壁烟气中O2体积分数,降低H2S体积分数;由于贴壁风风率较低,投运侧墙缝隙式贴壁风对锅炉氮氧化物排放、主蒸汽温度、减温水量及飞灰大渣可燃物含量无明显的影响;贴壁风的效果受机组负荷、运行氧量、煤质含硫量等影响,不同运行工况下应设置合理的贴壁风风门开度,以保证获得最佳的效果。     

燃尽风及生物质气对燃煤锅炉燃烧过程及NO_x排放影响的数值模拟

为研究燃尽风以及掺烧生物质气对燃煤锅炉燃烧及NO_x排放的影响,对某电厂330 MW机组燃煤锅炉进行空气分级燃烧改造,在其主燃烧器上方5 m处增加3层分离式燃尽风(SOFA),基于FLUENT模拟软件,搭建了纯煤燃烧和煤粉掺烧生物质气模型,对锅炉无SOFA、有SOFA(15%和20%配风比)、有SOFA(15%和20%配风比)同时掺烧松木气等5种工况的炉内燃烧过程进行了数值模拟,分析不同工况下炉内速度场、温度场、组分场及污染物NOx排放特性。结果表明:在无SOFA和有15%SOFA工况下,一次风、二次风均能形成良好切圆,速度场稳定,在20%SOFA配比下,燃尽风切圆不太理想;与无SOFA纯煤燃烧工况相比,有SOFA工况下,主燃烧区中心温度均有所降低,分别降低了3. 31、27. 48、6. 78和40 K,而在SOFA区域温度有所上升,炉膛出口CO和O_2体积分数增大,CO2体积分数减小,与纯煤无SOFA工况相比,当SOFA配风比从15%增至20%时,NOx炉膛出口平均质量浓度在纯煤工况下分别降低了10. 76%和13. 28%,而在掺烧工况下分别降低了26%和28. 4%。     

锅炉在线燃烧优化技术的开发及应用

锅炉燃烧调整试验获得的优化工况不能满足电厂煤质和机组负荷变化的要求,因此开发了在线燃烧优化技术.它以连续监测烟气成分为基础,实时确定炉膛高温腐蚀速率,同时利用支持向量机对锅炉效率和NOx排放浓度建模和遗传算法寻优,在线获得安全、经济和环保的锅炉运行工况.实际应用表明,该技术确定的优化工况实现了煤质及机组负荷的耦合,提高了锅炉效率,降低了NO2排放浓度.     

旋流燃烧器低氮改造后的燃烧优化调整

大修期间,某电厂对2号锅炉进行了低NOx燃烧系统改造,为了将锅炉调整到最佳的运行状态,进行了改造后的优化调整试验。结果表明:燃烧优化调整后,燃用印尼煤种、额定负荷下的NOx排放浓度为347mg/m3,与改造前相比,降幅达50.4%,达到了改造的预期目标;同时,烟气中CO排放浓度大幅降低,有效地减缓了炉内还原性腐蚀和结焦,锅炉热效率提高了约0.74个百分点,燃烧优化调整工作取得了显著的成效。     

对冲旋流燃烧锅炉组合式贴壁风运行参数优化的数值模拟

以某600MW超临界对冲旋流燃烧锅炉组合式贴壁风系统为研究对象,采用数值模拟方法分析了贴壁风取风方式、风率和喷口风速等运行参数对水冷壁近壁区烟气中氧体积分数、锅炉NOx排放质量浓度和未燃尽碳质量分数的影响。结果表明:组合式贴壁风可以显著改善对冲旋流燃烧锅炉左右两侧墙水冷壁近壁区气氛,高温腐蚀发生倾向性较大区域所占比例可减小至20%以下;综合考虑机组运行的经济性、环保性和安全性,模拟所得机组的最佳运行工况选取贴壁风风率为4.00%,前后墙贴壁风喷口风速为20m/s,贴壁风的取风方式为从燃尽风取风。     

800MW旋流对冲燃烧锅炉低NOx改造的数值模拟

针对某800MW超临界锅炉NOx排放量较高的问题,设计了配风方式不同的3种工况．利用CFD软件,对3种工况进行了炉内燃烧、传热及污染物排放等方面的数值计算,并分析了炉内的温度、NOx及cO组分的分布情况．结果表明：计算结果与实测数据吻合较好,空气分级燃烧使主燃区温度降低,CO体积分数升高,N0x质量浓度明显降低;燃尽风对燃料的燃尽率和炉膛出口烟温产生了不利影响,从而影响机组的经济性和安全性．通过对各个工况燃料的燃尽率及炉膛出口烟温进行综合比较分析,得出工况3为较理想的改造方案．     

1000MW超超临界塔式锅炉NO_x排放特性试验研究

对某电厂1 000MW超超临界塔式锅炉进行了燃烧优化调整试验,分析了省煤器出口O2体积分数、机组负荷、二次风配风方式、紧凑燃尽风(CCOFA)风量、分离燃尽风(SOFA)风量及磨煤机组合方式等因素对锅炉燃烧及NOx排放特性的影响.结果表明:省煤器出口O2体积分数和机组负荷对锅炉热效率和NOx排放质量浓度有较大的影响;随着省煤器出口O2体积分数的增加,NOx排放质量浓度显著上升;随着机组负荷的降低,NOx排放质量浓度先降低后升高,锅炉热效率则先升高后降低;通过设置合理的二次风配风方式、CCOFA和SOFA风量比例以及磨煤机组合方式,既可以提高锅炉热效率又可以降低NOx排放质量浓度.     

燃尽风射流形式对墙式对冲煤粉锅炉低氮燃烧改造的影响

采用数值模拟方法对某330 MW亚临界墙式对冲煤粉锅炉低氮燃烧改造进行了研究,在燃尽风风率、喷口中心距最上层煤粉燃烧器的高度及喷口面积保持一致的条件下,分析了不同燃尽风射流形式对炉内高温黏性火焰的穿透能力及改造工况燃尽率和NOx生成情况的影响.结果表明:圆形直流燃尽风的穿透能力最强,矩形直流燃尽风次之,同心圆式的内直外旋燃尽风最弱;圆形直流燃尽风在炉膛高度横截面上射流根部的覆盖范围和沿烟气流程的气流层厚度综合水平最低,CO浓度最高;内直外旋的燃尽风射流形式由于射流后期与高温烟气混合剧烈,燃尽特性最好,炉膛飞灰含碳量最低;3种射流形式的燃尽风对NOx浓度几乎没有影响.     

锅炉燃烧调整对NOx排放和锅炉效率影响的试验研究

在2台典型的1025 t/h锅炉上进行了燃烧调整降低NOx排放浓度的试验研究,通过改变过量空气系数、辅助风配风方式、运行负荷和制粉系统运行方式等,测定了锅炉尾部烟道NOx排放浓度,分析了锅炉运行工况、运行方式对NOx排放的影响.结果表明:降低过量空气系数,烟煤锅炉NOx减排效果比贫煤锅炉好得多;降低负荷,烟煤锅炉的NOx排放量降低值较大;缩腰式配风的NOx排放浓度比均匀配风方式约降低10%,制粉系统的运行方式影响炉内燃料的燃烧状态和温度分布,也影响NOx的生成和排放.在不降低锅炉效率的前提下,调整燃烧工况,可降低锅炉排放NOx浓度1O%～20%.