切圆燃烧锅炉运行调整对水冷壁贴壁气氛的影响

为了解运行调整对切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的影响,采用现场试验的方法对1台350MW超临界锅炉的水冷壁贴壁气氛分布特性进行了研究,得到机组负荷、燃烧器摆角、风箱与炉膛差压、运行O2体积分数等参数对水冷壁贴壁气氛的影响规律。结果表明:CFS(燃烧系统辅助风预置水平偏角)的设计实际运行效果较好,主燃烧器区域水冷壁贴壁还原性气氛较弱;还原区、燃尽区贴壁还性气氛强烈,H2S体积分数较高,水冷壁容易发生高温腐蚀;降低机组负荷、下摆燃烧器摆角、减小风箱与炉膛差压以及提高运行O2体积分数等运行调整可减弱水冷壁贴壁还原性气氛;提高运行O2体积分数对改善贴壁还原性气氛区域的分布效果不大;应综合考虑锅炉运行经济性、安全性、 NOX排放等因素合理调整锅炉运行。     

旋流燃烧方式锅炉组合式贴壁风技术应用

采用旋流燃烧方式锅炉两侧墙水冷壁极易出现高温腐蚀问题,在采用低氮燃烧的锅炉上更为明显。针对常规防高温腐蚀贴壁风的不足,本文开发了组合式贴壁风技术,并在某600 MW机组对冲旋流燃烧锅炉上进行了试验。实际应用结果表明:组合式贴壁风可以显著提高近壁区烟气中O2体积分数,降低H2S体积分数,进而降低水冷壁高温腐蚀风险;组合式贴壁风系统对锅炉NOx排放、主蒸汽温度、飞灰含碳量等运行参数无明显影响,水冷壁近壁区在锅炉变动运行氧量、燃尽风挡板开度时仍能维持氧化性气氛,缓解了对冲旋流燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀问题。     

高硫煤四角切圆锅炉贴壁风倾角对水冷壁高温腐蚀影响研究

针对高硫煤700 MW机组四角切圆燃烧锅炉低氮燃烧改造后易出现水冷壁高温腐蚀问题,提出了低氮燃烧改造协同贴壁风技术的联合解决方案:1）增加3层/12只贴壁风量,以提高还原性区域近壁O2体积分数,降低CO和H2S体积分数,减少冲刷水冷壁面的腐蚀介质量;2）采用数值模拟方法优化贴壁风角度,当贴壁风倾角为60°时,近水冷壁面H2S体积分数最低,即还原性区域、主燃区域和冷灰斗区域的近水冷壁面处H2S体积分数分别为4.04×10–5、8×10–5和26×10–5,水冷壁面温度降低,可有效预防水冷管壁超温,减少水冷壁面高温腐蚀。数值模拟结果与试验结果均表明,贴壁风倾角为60°时能有效解决高硫煤锅炉低氮燃烧改造出现的水冷壁高温腐蚀问题。     

贴壁风量与配风方式对水冷壁高温腐蚀的影响

为有效解决锅炉受热面高温腐蚀问题,提高机组运行可靠性,提出利用数值模拟方法,对某300 MW切圆燃烧锅炉开展贴壁风量与贴壁风配风方式对水冷壁高温腐蚀影响的研究。首先考察不同贴壁风运行方式下水冷壁高温腐蚀的状况,对炉膛内距离后墙0.1 m处的截面的相关参数进行分析比较并得出,受炉膛内流场特征影响,较高含量的CO主要集中在主燃区右下侧附近;继而对贴壁风率在8.4%时,试验并分析出主燃烧区近壁面平均CO含量最低,且水冷壁附近高煤粉颗粒含量区域的面积最小,煤粉颗粒冲刷水冷壁的强度相对较弱,能明显减弱高温腐蚀;同时进一步分析不同工况实验数据可知,提高向火侧贴壁风量,可以降低高温腐蚀风险;最后进行实际贴壁风改造后并根据模拟方案进行优化运行,运行结果表明:上层燃烧器层水冷壁近壁面CO含量较改造前大幅度下降,且壁面结渣和腐蚀情况得到缓解。     

四角切圆燃烧锅炉贴壁还原性气氛现场试验研究

针对某320 MW四角切圆燃烧锅炉燃燃烧器,分别在锅炉60%和100%额定负荷下,测试主燃烧器区域贴壁气氛中H_2S、CO、NO、O_2的体积分数,并通过调整工况获得了贴壁气氛随运行工况变化的规律。结果表明:不同负荷、不同配风方式下,在炉膛水冷壁区域均检测出高体积分数CO,说明炉膛水冷壁区域均存在不同程度的强烈还原性气氛,这是水冷壁产生高温腐蚀的重要原因。建议在运行过程中增加运行氧量,同时控制入炉煤含硫量,加强配煤掺烧,避免水冷壁长期处于还原性气氛下运行而造成高温腐蚀。     

对冲燃烧锅炉防高温腐蚀改造数值研究

针对某660 MW前后墙对冲燃烧锅炉侧墙出现的严重高温腐蚀现象,通过对侧墙近壁烟气成分进行分析,认为侧墙附近强还原性气氛和煤粉刷墙是导致侧墙高温腐蚀的主要原因。提出在前后墙布置贴壁风方案,采用数值模拟的方法,研究贴壁风对侧墙贴壁流场、组分浓度和炉内燃烧过程的影响。模拟结果表明:贴壁风覆盖在侧墙表面形成气膜,减轻了煤粉对侧墙的冲刷;添加贴壁风后,中层燃烧器至上层燃尽风侧墙大部分区域内O2体积分数维持在2%以上, CO体积分数控制在3%以内,还原性气氛得到有效改善;贴壁风的加入对炉膛中间区域燃烧过程影响较小,但在一定程度上降低了侧墙烟气温度,进一步抑制了高温腐蚀的产生。     

600MW低氮改造切圆锅炉燃烧特性数值模拟

针对某600 MW亚临界、四角切圆汽包炉经低氮燃烧器改造后运行中出现的问题(如末过出口两侧汽温偏差大,减温水量大,再热汽温偏低等),对炉膛进行三维数值模拟,比较了3种不同SOFA水平摆角工况,揭示了SOFA风对炉内燃烧份额、出口烟温及NOx生成的影响,为优化配风提供指导。结果表明,合理的SOFA风摆角可以有效降低烟气残余旋转,降低后屏出口两侧汽温偏差。同时,NOx浓度在还原区急剧下降,而CO浓度在主燃区和还原区均较高,存在高温腐蚀的风险。     

200 MW等级机组富氧燃烧锅炉方案模拟分析

通过数值模拟对200 MW富氧燃烧锅炉设计方案进行研究,对比了切圆锅炉方案和对冲锅炉方案在富氧干湿工况下的运行特点,分析两种方案燃烧温度、氧量、CO等的分布情况,结果表明切圆方案的炉膛温度均匀性好于对冲方案,但是对冲方案的防结焦和高温腐蚀性能好于切圆方案。模拟结果为200 MW级富氧燃烧锅炉的工程设计和运行提供了参考。     

煤粉浓淡分离切圆燃烧锅炉墙式风系统改造后燃烧调整分析

针对煤粉浓淡分离切圆燃烧锅炉增加墙式风系统的改造工作,进行的系列燃烧调整试验。寻找不同工况下的最佳运行调整方式,以掌握锅炉运行特性,提高锅炉运行经济性,同时降低污染物排放水平,有效缓解炉膛水冷壁高温腐蚀及结焦问题。     

烟气再循环对煤粉锅炉炉内燃烧及NOx排放影响的数值模拟

以某热源厂75 t/h四角切圆煤粉锅炉为研究对象,采用数值模拟的方法对不同烟气再循环率下炉内的燃烧及NO_x排放特性进行研究。结果表明,烟气再循环技术可使炉内整体温度降低,烟气再循环率越高,炉膛温度下降越快;烟气再循环率增大,入炉二次风O_2含量降低,主燃区CO浓度先增加后减小,炉内NO_x浓度分布降低;烟气再循环率在20%时,炉膛出口NO_x浓度为417 mg/Nm~3,相比未采用烟气再循环,锅炉脱硝率提升26.1%。     

某600 MW锅炉低NOx燃烧数值模拟研究及优化

某600 MW亚临界锅炉低氮燃烧改造后存在局部高温腐蚀现象严重、再热汽温偏差较大的问题。通过数值模拟研究了二次风存在的不均匀性对锅炉贴壁还原性气氛、炉膛出口煤粉燃尽率、烟气温度偏差以及炉底渣量的影响,并对托底二次风量进行了优化。结果表明,通过提高二次风量均匀性,后墙绝大部分区域平均CO体积分数从4%降至3%,煤粉燃尽率、炉膛出口烟温偏差也得到改善,但炉膛出口NO_x体积分数略有增加;托底二次风量增加后,底渣量大幅降低,冷灰斗区域高温腐蚀现象亦有望得到改善。     

燃烧过程数值模拟用于某台450t/h锅炉的性能辅助设计

采用CFD软件对电站锅炉炉内燃烧过程进行数值模拟已成为指导工程设计和实践的一种重要手段。在煤粉炉设计完成后,针对可能存在炉膛出口烟温偏差的问题,利用数值模拟的方法对某电厂450t/h四角切圆锅炉BMCR、70%、40%负荷下炉膛内的燃烧过程进行计算和分析,得出了各工况下燃烧器区域壁面热负荷、炉内氧量分布、炉膛出口及水平烟道内的烟气流量分布及烟气温度分布,并分析锅炉热偏差、高温腐蚀、低负荷稳燃性能,对锅炉的性能进行了预测。     

1GW单炉膛双切圆炉内煤粉燃烧过程的数值模拟

采用计算流体力学软件PHOENICS,选择合理的数学模型,对1台1GW超超临界单炉膛双切圆炉内的煤粉燃烧过程进行数值模拟,得出了炉内主燃区各截面上的速度场以及温度分布规律。结果表明,燃烧器布置在前后墙导致主燃区下﹑中层区域炉内气流为斜椭圆形,上部区域为长轴基本平行于两侧墙的椭圆形;温度在斜椭圆长轴所指的水冷壁附近局部区域较高,形成“热角”区域,在其它主燃区的水冷壁附近温度较低,且在温度较高的水冷壁附近均存在气流刷壁现象,热态运行时易形成高温腐蚀和结渣条件;针对这一问题,改变主燃区配风方式,因此,综合考虑结渣、焦炭燃尽效果以及NO排放量这几个因素,正宝塔配风方式下的工况较优。     

O2/CO2气氛下燃煤SO2排放特性的实验研究

在沉降炉实验台上通过在线烟气分析仪考查了燃煤烟气的组成以及燃烧气氛、CO2浓度、温度和燃料/氧气化学当量比对SO2的排放规律。结果表明,相同操作条件下O2/CO2燃烧可获得高达80%左右的CO2浓度,但烟气中CO含量明显高于O2/N2气氛下燃烧时的情况。高浓度CO2的存在使得SO2的排放较常规燃烧方式下有所降低,并且随着气氛中CO2浓度的增加呈递减趋势,但随着燃烧温度的升高,煤粉燃尽程度的增加以及其余含硫物相向SO2的转化使得其排放浓度逐步增加。在2种气氛下,SO2的释放浓度在贫燃料区随燃料/氧气化学当量比f的增加而增加,而在f大于1.2的富燃料区随燃料/氧气化学当量比的增加而降低。     

采用反切风改善水冷壁腐蚀性近壁气氛

阐述了靠近水冷壁的还原性气氛是造成高温腐蚀的重要原因。介绍了潍坊电厂１号炉采用一次风反切技术改善近壁气氛的研究工作。实践证明,一次风反切可有效防止近壁还原性气氛的生成,减轻高温腐蚀     

四角切圆燃烧锅炉主、再热蒸汽汽温偏差和管壁超温的分析及处理

对A电厂660 MW机组和B电厂680 MW机组四角切圆燃烧锅炉采用调整燃尽风水平摆角方法解决锅炉主、再热蒸汽温度偏差和管壁超温的措施进行试验.结果表明,调整燃尽风水平摆角改变了燃尽风的切圆大小,进而改变了烟气流在出炉膛时的流场分布.A电厂6号机组和B电厂5号机组调整AA风摆角后,两侧主蒸汽温度差消除,过热器壁温降低,且不再超温.     

300MW燃煤锅炉低氮氧化物燃烧的改造

采用空气分级燃烧技术对现役1025t/h国产SG-1025/16.7-M313UP型直流燃煤锅炉进行低氮氧化物（NOx）燃烧改造,保留原主燃烧区基本格局不变,在主燃烧器上方增加三层三维可摆动的分离布置燃尽风（separated over fired air,SOFA）,主燃烧器区域的二次风喷口面积相应减小,实现炉膛内的分级燃烧;一次风、二次风采用多切圆系统,实现风包粉格局,防止水冷壁高温腐蚀及结渣。改造后进行炉内空气动力场的冷态试验研究和热态调整,NOx排放的质量浓度为437.5mg/m^3,降低了48.55%,锅炉运行正常。     

可门电厂600 MW机组锅炉燃烧调整试验

通过对可门电厂锅炉燃烧调整,标定了二次风量、O2含量和排烟温度,得出磨煤机经济运行参数,优化了二次风门和风箱差压控制参数,推荐燃烧优化运行参数。     

O2/CO2气氛下燃煤NO排放特性的实验研究

在沉降炉上通过在线烟气分析仪研究了燃烧气氛、CO2浓度、温度及燃料/氧气化学当量比对O2/CO2气氛下燃煤NO排放的影响规律。结果表明,O2/CO2气氛下NO的排放浓度总小于O2/N2气氛下的情况,在无烟气再循环的情况下降幅约为20%~40%。2种气氛下NO的沿程析出均表现出类似的规律,但因煤质而有所不同。随着进气中CO2浓度的增加,NO的排放浓度呈现降低的趋势。与21%O2/ 79%Ar气氛下相比,21%O2/79%CO2气氛下NO排放浓度的降幅在30%~50%。随着温度的增加,2种气氛下NO的排放浓度均增加。随着燃料/氧气化学当量比(f)的增加,NO排放浓度呈现出先增加后降低的趋势,其最大排放浓度均出现在f=0.8左右;在f远大于1的富燃料区,2种气氛下NO的排放浓度基本可以降到一致的水平。     

670t/h四角切圆锅炉反切消旋的数值模拟和工程实践

利用燃烧数值模拟程序对一台670t/h四角切圆锅炉进行了三次风与OFA反切工况数值试验研究.研究结果表明：三次风反切使反切层以上炉内流场旋转减弱,相对切圆直径和充满系数在反切层降低,炉内气流混合强度变化不大,对炉内主气流的空气动力结构影响不大;炉膛温度场和氧气浓度场显示,反切后改善了炉内温度分布,对主燃烧区的影响较小;壁面高温区减少,降低了结焦可能性;反切降低水平烟道入口左右侧温差,削弱了水平烟道入口的扭转残余,减小了水平烟道中的气流速度不均匀性,截面平均烟温略有下降,对受热面换热影响不大.工程实践表明,数值试验结果与实际运行吻合良好,采用三次风与OFA反切消旋方法,减少了残余扭转,改善水平烟道温度分布,较好地解决了四角切圆燃烧锅炉存在的出口烟温偏差问题。