四角切圆煤粉燃烧过程的数值研究

基于数值模拟的工程需要,把煤粉燃烧过程细分为煤粉气相组分的热解析出、挥发分的湍流燃烧以及焦炭的燃烧三个部分,按照边界条件计算、锅炉燃用的煤粉收到基元素以及工业分析,进行的质量份额的数值研究,结果显示,所采用的方法是可行的,计算的结果是合理的。     

基于循环流化床气化的间接耦合生物质发电技术应用现状

基于循环流化床(CFB)气化的间接耦合发电目前是我国燃煤电厂利用生物质的主导技术。本文介绍了基于CFB气化的间接耦合生物质发电技术在国内外的应用,比较了欧洲和我国燃煤电厂应用生物质气化耦合发电系统的主要技术特点,深入分析和评价了燃煤间接耦合生物质发电系统运行及设计的经验、关键技术问题及经济性。结果表明:生物质特性对燃气系统的配置、设计及运行影响显著,而低热值燃气的高共燃率掺烧则对锅炉燃气燃烧系统设计和燃烧运行提出了较高的控制要求;针对我国燃煤电厂主要使用秸秆类燃料、负荷率低和锅炉深度低氮燃烧的特殊性,在燃料特性和高共燃率影响等值得关注的重要方面提出了建议。     

燃煤机组直接耦合生物质的模型构建与碳减排分析

燃煤机组直接耦合生物质可以显著降低二氧化碳排放量，是燃煤电厂实现“双碳”目标的主要路径之一。通过Aspen Plus搭建的300 MW煤粉锅炉模型模拟生物质直接耦合煤燃烧发电流程，根据模拟结果以及建立的经济性模型和碳减排模型，分析了燃煤机组掺烧生物质的度电成本和碳排放变化。结果表明，随着生物质掺烧比例增大，燃煤机组的额外每度电成本逐渐升高，但考虑碳税因素后，额外每度电成本将会降低。因此合理设置碳税价格可以有效促进生物质的掺烧，通过调节碳税可以降低掺烧生物质带来的经济成本。燃煤机组耦合生物质可明显减少二氧化碳排放量，关键是降低生物质的含水量。研究结果为生物质直接耦合煤燃烧发电的技术实现和经济性评估提供了参考。     

1000 MW超超临界机组锅炉生物质与煤粉混烧数值模拟研究

针对大型燃煤电站锅炉的生物质和煤粉混烧可行性研究欠缺的问题,利用CFD软件平台,以某电厂1 000 MW超超临界四角切圆塔式煤粉锅炉作为研究对象,计算分析了不同煤粉和生物质混烧热量比对炉膛内温度场和组分浓度场的影响。计算结果表明,炉膛整体输入热量接近相同的情况下,混燃生物质后炉内温度场无明显变化;掺烧生物质后,出口处飞灰可燃物含量比单一煤粉燃烧时要低;随着生物质混烧比的增加,落入炉膛冷灰斗的渣量增加。研究结果为大型锅炉实际混烧生物质提供了理论基础。     

四角切圆燃烧锅炉炉内过程热态数值模拟

采用非预混燃烧模型,用标准κ-ε紊流模型模拟气相湍流运输,用P-1辐射模型计算辐射传热,对煤粉挥发分的释放采用了双匹配速率模型,对气相流场采用非错列网格的SIMPLE方法来求解,对固体颗粒相的求解则采用随机的颗粒轨道模型。采用Fluent6.1软件对四角切圆燃烧煤粉锅炉的炉内过程进行数值模拟,分析了炉膛内温度场、速度场和气相各组分的浓度场的分布规律,并对模拟结果进行分析与对比,计算结果呈现出与实际炉内过程定性上较好的一致性．为研究四角切圆燃烧锅炉炉内过程提供了参考。     

固体生物质燃烧中氮氧化物产生机理综述

在生物质燃料燃烧过程中燃料氮会转化为氮氧化物(NOx)释放,造成环境污染。为揭示NOx的转化机理,本文对相关文献的研究结果进行了汇总。文献表明:固体生物质中燃料氮的主要成分是蛋白质,构成蛋白质的不同氨基酸分布呈现较高的一致性;燃料氮在燃烧过程中首先进行热解,其产物分布在挥发分、焦油和焦炭中,挥发分氮、焦油氮进一步裂解生成NOx前驱物等气相氮物质,焦炭氮、气相氮燃烧生成NOx;NOx的生成与生物质种类、热力因素(温度、升温速率)、反应气氛、和其他条件(添加物)等因素有关。目前,研究只发现了一些实验规律,并未掌握燃料氮向NOx转化的详细机理,采用模型化合物结合计算化学的方法成为研究燃料氮转化机理的新趋势。     

煤粉燃烧H_2S预测模型在对冲燃烧锅炉的CFD应用

新的煤粉燃烧H_2S预测模型包括基于实验的硫释放子模型与参数优化后的气相硫组分总包反应机理。通过编写用户自定义函数将新模型在Fluent平台上予以实现,并通过一维炉中的煤粉燃烧实验进行了对比验证。在此基础上,新的H_2S预测模型被成功应用于1000 MW超超临界对冲火焰锅炉的CFD数值计算中。计算结果表明,新的模型可以非常合理的计算出旋流燃烧器区域及炉膛前后墙、侧墙区域的H_2S浓度分布。这表明新的H_2S预测模型可为旨在减缓高温腐蚀的锅炉运行优化与设计优化提供有力的理论指导。     

富氧微油点火燃烧器的数值实验研究

对冷态煤粉气流在富氧微油点火燃烧器内的点火过程进行数值模拟,气相湍流流动、气相场的燃烧和辐射模型分别采用k-ε双方程模型、概率密度函数(Probability Density Function)与局部瞬时反应平衡模型、P1辐射模型。根据数值计算得到的结果找出不同煤粉浓度对着火温度与着火距离的影响,反映出煤粉在富氧微油点火燃烧器内的着火方式的变化。     

生物质气化–熔融碳酸盐燃料电池联合循环发电系统性能研究

将生物质气化与熔融碳酸盐燃料电池(molten carbonate fuel cell,MCFC)构建为新型的生物质能高效清洁利用联合循环发电技术,气化产生的富氢气体作为MCFC的燃料,通过燃烧半焦以及MCFC中未利用的燃料为气化反应提供热量,进行生物质气化–MCFC联合循环发电系统的模拟研究。运用Aspen Plus软件搭建系统模型并计算,研究了燃料电池内重整及系统工作压力对系统性能的影响。结果表明：生物质气化–MCFC联合循环发电技术具有较高的系统发电效率,可达50%,比常规生物质气化驱动燃气轮机技术高出10个百分点;对于常压系统无需采用内重整,而对于增压系统,采用内重整对系统性能有较大改善;提高系统工作压力可改善其整体性能,最佳工作压力在0.8~1.2 MPa。     

煤粉燃烧高温还原区喷氨脱硝技术计算模型开发与一维炉实验验证

针对煤粉燃烧高温还原区喷氨脱硝技术计算模型的欠缺,优选了NO还原反应过程的机理文件,通过与配气实验结果的比较,认为Urea2000机理能够获得对NO较好的预测。将Urea2000与煤燃烧机理合并,生成新的Urea+coal机理。以1台一维炉为研究对象,利用CFD和energico软件生成化学动力学分析的psr网络。将Urea+coal机理文件与该psr分析网络相结合,完成一维炉内煤粉燃烧过程的机理分析。以CO、NO摩尔分数为判定指标,对机理文件进行简化,得到包含29种物质、171个反应的简化机理。将简化机理与CFD软件耦合,完成煤粉一维炉燃烧过程的模拟。将模拟结果与实验结果进行比较,二者吻合较好,NO摩尔分数偏差在10%以内。Urea+coal的简化机理与CFD软件相结合得到的计算模型,可以满足对煤粉燃烧高温还原区喷氨脱硝技术进行性能预测的要求。     

600MW超临界机组墙式燃烧锅炉运行特性的数值模拟计算研究

采用计算流体力学(CFD)数值模拟计算方法,对某电厂600 MW超临界墙式燃烧煤粉锅炉的炉内流动、燃烧和NOx生成过程进行了数值模拟研究分析,以获得该锅炉炉内流动、燃烧和NOx生成特性,为同类型锅炉的调试试验和运行提供参考依据,以充分发挥先进锅炉低NOx燃烧技术的性能,优化燃烧降低锅炉NOx排放浓度,实现锅炉安全稳定经济运行的目标。     

采用简化PDF模型分析分级气流床气化炉的气化特性

为详细研究分级气化技术的流场特点及气化性能,采用Fluent软件对山西某分级气化炉进行三维数值模拟。计算采用贴体六面体网格划分计算域以降低数值扩散,采用Realizable k-e模型封闭湍流方程,应用离散相模型(dispersed phased model,DPM)和随机轨道模型(stochastic tracking method,STM)分别模拟颗粒气化过程和考察颗粒受湍流脉动的影响;计算根据简化PDF模型建立燃烧表以建立温度、组分等标量同混合分数间的关系,并由此计算同相气化反应过程。除此之外,还引入用户自定义函数改进了焦炭异相反应模型。通过对分级气化炉流场特性和温度等值面特征的分析,发现分级气化炉中由于二次对冲给氧射流的引入,造成了二次卷吸效应以及冲击射流效应,加强了炉内混合过程,有利于碳转化率的进一步提高。     

不同温度生物质气与煤粉混燃过程及污染物排放特性

为了研究不同温度生物质气与煤粉混燃对锅炉燃烧过程的影响,基于Fluent软件,搭建生物质气和煤粉混燃模型,对某电厂亚临界300 MW机组锅炉分别进行了纯煤粉燃烧和掺烧10%的300℃、450℃和600℃生物质气4种工况的炉内燃烧数值模拟,分析不同工况下炉内速度场、温度场、组分场以及污染物NO_x分布特征。结果表明:与纯煤粉燃烧相比,生物质气掺烧后,底层燃烧器生物质气出口烟气速度增加,炉膛中心燃烧温度降低,炉膛出口O_2和CO体积分数升高,而CO_2和NO体积分数降低;随着生物质气温度的升高,相对于纯煤粉工况,其他3种掺烧工况NO_x质量浓度分别降低了15%、24%、32%。     

白城发电公司燃煤耦合生物质技改项目列入国家试点

正本刊讯近日,国家能源局、生态环境部联合下发了《关于燃煤耦合生物质发电技改试点项目建设的通知》,吉电股份白城发电公司"燃煤耦合农林废弃残余物发电技改项目"位列其中。根据可研规划,该公司将采用先进的生物质耦合气化技术,为现有2台660兆瓦超临界直接空冷凝汽式发电机组配套建设2台30兆瓦生物质气化炉,将农林废弃残余物进行气化,产生的生物质燃气输送至燃煤机组锅炉进行燃烧、     

旋流燃烧室内煤粉燃烧的数值模拟

为合理描述煤粉颗粒在有湍流脉动的气相流场与温度场中的燃烧反应行为，文中提出并建立了考虑湍流-颗粒反应相互作用的颗粒随机轨道模型。该模型考虑到了气相温度的湍流脉动对颗粒瞬时温度、瞬时热解速率和瞬时多相反应速率的影响。应用此模型对有直流一次风和旋流二次风的旋流燃烧室内的煤粉燃烧进行了数值模拟。计算结果表明，在燃烧室前部区域，该模型与未考虑湍流?颗粒反应相互作用的颗粒随机轨道模型给出的气相温度场与组分浓度场结果有一定的差异，前者得到的气相温度分布与实验更接近。     

垃圾焚烧炉炉排气固两相燃烧数值模拟

CFD模拟是研究垃圾焚烧的重要方法之一,对焚烧炉的设计和运行有重要指导意义。炉排燃烧模拟是链条式焚烧炉模拟的关键部分。利用FLUENT平台开发炉排气固两相流动与燃烧模型,引入颗粒动理学理论(KTGF)描述床层固体的流变性质,考虑垃圾在炉排上的水分蒸发、脱挥发分、挥发分燃烧和焦炭燃尽过程。额定工况模拟结果显示,水分蒸发主要发生在炉排干燥段,对应的床层温度较低,约为400K;挥发分释放及燃烧聚集于燃烧段,最高温度1400K;剩余焦炭继续燃尽于第三段炉排,温度维持在900K。将炉排计算结果导入三维炉膛,经与现场温度测点对比,验证模型的有效性。进一步对比80%和110%工况下的炉排燃烧情况,结果符合预期。研究切实考虑了炉排的实际结构,实现炉排-炉膛的直接耦合计算,为大型炉排式垃圾焚烧炉的CFD模拟提供了一种高效的实用方法。     

煤粉低温预燃低NO_x燃烧数值仿真研究

为解决煤粉低温预燃低NO_x燃烧技术整体仿真建模难的问题,采用化学动力学简化模型和三维CFD计算模型2种方法计算了预燃室出口烟气成分,并将结果作为已知值输入炉膛燃烧的CFD仿真模型中,基于已有实验参数的模拟结果与实验值的对比证明此耦合仿真计算方法可靠。为获得烟气停留时间对脱硝效率的影响规律,对4种二级主燃区长度工况(900、1 200、1 500、1 800 mm)下的燃烧情况进行模拟。结果表明,NO排放随着烟气在主燃区停留时间的增加,近似线性地减少,原因是在二级主燃区内主要靠碳烟颗粒将NO还原为N_2。本文的结论可适用于其他气体燃料作为预燃室预热燃料的情况。     

流化床中煤和生物质混烧N_2O和NO_x排放规律研究

采用煤和生物质混烧的方法来降低流化床燃烧煤中N2O和NOx的排放。实验结果表明,生物质在流化床底部迅速燃烧和热解,释放出大量的挥发分,挥发分燃烧消耗氧气,抑制了燃料氮转变成N2O和NOx;生物质快速燃烧和气化形成多孔性焦炭,有利于N2O和NOx的分解;随着生物质和煤的混合比例增加,N2O的削减率幅度减少,而NOx的削减率幅度基本不变。煤和生物质混烧可以有效降低N2O和NOx的排放。     

生物质气化与燃煤热电联产机组耦合的经济性分析

介绍了生物质气化与燃煤机组耦合发电技术,并以1台8t/h生物质气化炉与350MW燃煤热电联产机组耦合为例,分析了其耦合的经济性。生物质燃气输入到燃煤锅炉的热量按3种不同方法进行经济性测算,其经济性差异较大,其中生物质燃气送入350MW燃煤机组中的热量按同时生产电能和热能计量,且按燃煤热电联产机组年平均发电标煤耗数值折算发电量,耦合发电量大,发电收益好,耦合优势明显。     

600MW机组低氮燃烧器燃烧性能数值模拟

以某600 MW四角切圆煤粉锅炉为研究对象,根据其结构参数、燃烧器改造设计参数,采用FLUENT软件数值建模研究不同负荷下低氮燃烧器的燃烧性能和脱硝系统的运行状态。对燃烧器区域的网格进行特殊处理,并根据冷态速度场进行模型验证,确立数值计算模型。采用Tecplot软件处理计算结果,获得低氮燃烧器改造后不同负荷下炉内的速度场、温度场和各组分浓度场分布。依据于炉内燃烧模拟结果,通过热力计算,获得不同负荷下脱硝系统的运行状态。结果显示:随着负荷的降低,炉内各场发生了较大的变化,当锅炉负荷降到65%ECR时,炉膛出口烟温920℃,脱硝入口烟温305℃,脱硝系统将自动退出。当锅炉在低负荷下运行时,须进行低氮燃烧器的正确调整,提高炉膛出口温度,获得良好的低氮燃烧器和脱硝系统联合运行特性。