燃尽风率变化对电站锅炉NO_x排放特性影响的数值模拟

燃尽风率是决定燃尽风技术降低NOx排放量的关键因素.对一300 MW机组四角切圆锅炉炉内煤粉燃烧过程进行了不同燃尽风率条件下的数值模拟.分析研究了燃尽风率对炉内温度、O2、CO浓度分布、 NOx排放特性和飞灰含碳的影响规律.分析结果表明:随着燃尽风率的增加,炉内温度水平会降低,在煤粉燃烧区域氧浓度降低,CO浓度升高,炉内NOx浓度明显下降,炉膛出口NOx排放量线性降低;在燃尽风率为5.5%到8.5%之间时,燃尽风率增大飞灰含碳量降低,当燃尽风率增大到8.5%以上时会引起飞灰含碳量的升高.     

混烧锅炉富氧燃烧的数值模拟

富氧燃烧会对煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧特性产生重要影响。以130 t/h煤粉和高炉煤气混烧锅炉为研究对象,采用Fluent流体力学软件,对助燃气体（O_2/N_2）在3种不同氧气体积百分数（21%,23%,27%）工况下煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟。模拟得到3种工况下：炉内的温度场分布,烟气流场特性,火焰长度。模拟结果表明：随着氧气浓度的增加,燃料着火速度更快,燃烧更稳定,出口烟温逐渐降低,炉内烟气流速逐渐减少,强化了炉内传热效果,提高了锅炉热效率。     

1000 MW燃煤锅炉低氮燃烧的数值模拟与分析

为了研究某1 000 MW燃煤锅炉低氮改造后的最佳配风方案,应用流体力学仿真软件对炉内温度、CO浓度等燃烧特性进行了数值模拟与分析。结果表明:对比4组不同二次风配风工况下炉内速度场、温度场以及组分场的分布信息,发现锅炉低氮燃烧适宜采用正宝塔式二次风配风方式;另外,通过分析不同燃尽风与附加风风率对锅炉燃烧效率与炉膛出口NO浓度的影响,发现燃尽风风率附加风风率均取15%左右时,炉膛出口NO浓度降低到200 mg/m~3以下,锅炉燃烧效率最优。数值模拟实验结果对锅炉低氮燃烧运行具有重要指导价值。     

喷旋分解炉内煤粉燃烧的数值模拟

采用Eulerian/Lagrangian方法对喷旋水泥分解炉炉内的流动、传热及燃烧进行了数值模拟.计算了分解炉内流场、温度场和组分场的分布.模拟结果表明:炉膛下部空间存在旋转流场,从下至上旋转强度从弱到强,然后再逐渐减弱,直到炉膛出口仍存在残余旋流;炉内最高温度出现在喷煤管区域,随着炉膛高度的增加,温度逐渐降低;炉内CO、O2和CO2的质量浓度分布与温度分布有很大关系,高温区对应着高的CO质量浓度和低的O2、CO2质量浓度.     

四角切圆燃烧锅炉燃烧和污染物排放数值模拟

借助FLUENT软件平台,对镇海电厂一台200 MW四角切圆燃烧锅炉炉内流动、燃烧,以及污染物NOx的生成进行了三维数值模拟.计算结果表明,整个炉膛空间存在着旋转流场,炉内最高温度出现在燃烧器区域.温度场与各组分浓度分布有着对应关系,高温区对应CO高浓度区和CO2和O2的低浓度区.NOx的生成主要在炉膛的高温区.在炉膛中心,NOx大量生成且沿着炉膛的高度方向,浓度逐渐降低.     

高炉回旋区数学模型与CFX的数值模拟

为研究高炉回旋区内的物理化学状态,分析了回旋区内存在的焦炭热解、水分蒸发、燃烧、气体湍流等化学反应,建立了基于颗粒轨道的湍流数学模型,并利用CFX对数学模型进行了数值模拟。模拟结果表明:回旋区内,气流呈双涡旋分布,气体速度大部分小于16 m/s,峰值温度在2 670 K左右;焦炭粒子数为1 000时,在水平面内CO2和CO气体的峰值浓度分别为17%和27.4%;高炉煤气流分布为中心气流弱,边缘气流强。数值模拟结果基本与高炉操作实践结果吻合,对进一步研究高炉回旋区提供了有意义的探索。     

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%.     

液态排渣炉燃烧过程的数值模拟

针对一台液态排渣旋风炉在不同配风方案下炉内燃烧过程和NOx分布进行三维数值模拟分析,建立液态排渣旋风炉内的流动和燃烧的数学模型,针对近壁燃烧的情况采用trap方式对炉内随气流运动的颗粒进行壁面捕捉.计算结果详细描述炉内的流场组织、温度场、氧气质量分数及不同配风情况下的NOx分布情况,并与该炉运行实验数据进行比较验证.计算结果显示,3种配风方式下液态排渣炉的燃烧均较为完全;相比较其他配风方式而言,分级配风方式下燃烧温度场分布更为均匀,顶部旋流二次风和切向二次风的共同作用加强了炉内气流的扰动,强化了炉内燃烧,使得整个炉膛的温度水平均维持在较高温度段,能够提供足够高温的烟气以满足裂解要求;同时下2层二次风强化了炉内水煤浆颗粒的燃烧,能够更好的抑制NOx的生成,采用分级配风方式下炉膛出口NOx质量浓度可低至684mg/m3,可以有效减少NOx排放.     

深度空气分级条件下配风方式对炉内燃烧特性影响的数值模拟研究

借助数值模拟方法对四角切圆煤粉锅炉进行三维稳态数值模拟,观察其炉内燃烧过程,重点对比了在空气分级下不同配风方式对炉内空气流动和燃烧特性的影响。结果表明:底部配风量较多的正宝塔型、均等、缩腰型配风在炉膛底部形成较高切圆且温度较高,主燃区上部风量较小的正宝塔型和鼓腰型配风速度分布均匀,温度偏差较小,倒宝塔型和鼓腰型配风时出口NOx较其他3种配风方式要小。     

高炉回旋区燃烧数值模拟研究

为研究回旋区内物理化学状态,对回旋区内存在的焦炭热解、水分蒸发、燃烧、气体湍流化学反应进行了分析,建立了基于混合颗粒条件的湍流数学模型,利用CFX进行了数值模拟.结果表明:回旋区内,气流呈双涡旋分布,气体速度大部分小于16 m/s,峰值温度在2 670 K左右,焦炭粒子数为3 000时,CO2和CO气体峰值浓度百分比分别为17.0%和27.4%,高炉煤气流分布为中心气流弱,边缘气流强.红外测温实验及大量操作实践验证了数值模拟结果基本是正确的,对进一步研究回旋区和创新高炉操作制度提供了理论依据.     

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.     

四角切圆燃烧锅炉燃尽风反切燃烧方式的模拟研究

为了研究炉膛出口烟温、烟速偏差的形成机理,解决四角切圆燃烧锅炉炉膛出口的烟温差、烟速偏差过大的问题,基于Fluent软件,采用燃尽风反切技术,对某电厂一台350 MW的超临界四角切圆燃烧锅炉炉内流场进行了数值模拟,在燃尽风风率保持在0.25不变的情况下,通过分析比较不同燃尽风反切工况下炉内的流场、相对切圆直径、炉膛出口残余旋转强度、速度分布不均匀系数的变化,得出以下结果:燃尽风反切角度在15°时,炉内气流稳定,炉膛出口气流旋转强度较弱.该结果对新建机组的设计和在役机组的改造具有参考价值.     

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。     

喷吹循环煤气氧气高炉的静态模型

根据整体及各区域的物理化学约束条件建立了氧气高炉工艺综合数学模型.通过模型的计算结果对能量在不同区域的利用情况进行了分析.得出结论如下:氧气高炉无煤气循环流程的一次能耗很高,燃料比在600 kg/tHM以上,并且无法实现高温区和固体炉料区之间的能量匹配.炉顶煤气循环后,可以实现能量在高温区和固体炉料区的同时平衡;在同时满足全炉热平衡和区域热平衡的条件下,氧气高炉炉身喷吹循环煤气流程的理论燃烧温度过高,而炉缸喷吹循环煤气流程的理论燃烧温度偏低;对于氧气高炉炉身、炉缸同时喷吹循环煤气流程,随着循环煤气量的增大,焦比升高,煤比降低,理论燃烧温度可以维持在合理的范围内.     

不同带粉量的三次风再燃试验与数值模拟

在某200MW四角切圆燃烧煤粉炉上实施了三次风再燃技术,并采用现场试验和数值模拟相结合的方法,研究不同三次风带粉量工况下的炉内煤粉燃烧和NOx还原情况.研究结果表明,引入高速燃尽风喷口(OFA)射流可以强化混合,加快焦炭颗粒的燃尽,同时通过合理控制OFA喷口高度来避免炉膛上部超温;为降低飞灰含碳量,要尽量提高主燃区内煤粉的燃尽程度;若适当提高OFA喷口高度并合理控制炉内各区域的过量空气系数,在20%带粉量情况下,该三次风再燃方案可以获得50%以上的脱硝率并基本不影响锅炉正常运行.     

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…     

高炉回旋区的机理分析及三维数值模拟

阐述了高炉回旋区运动及反应机理 ,建立了模拟回旋区的三维综合模型 ,模拟了回旋区内物理过程和化学过程 ,得到了焦炭颗粒的速度分布、回旋区内的温度分布和高炉风口燃烧带的温度及煤气成分变化 .冷态模拟结果与实验结果基本一致 ,预报的温度分布符合实际工况     

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。     

高炉回旋区的机理分析及三维数值模拟

阐述了高炉回旋区运动及反应机理，建立了模拟回旋区的三维综合模型，模拟了回旋区内物理过程和化学过程，得到了焦炭颗粒的速度分布、回旋区内的温度分布和高炉风口燃烧带的温度及煤气成分变化．冷态模拟结果与实验结果基本一致，预报的温度分布符合实际工况。     

高炉燃烧带内焦炭运动燃烧行为的数值模拟

高炉风口是整个高炉生产的热量之源 ,建立高炉风口区的数学模型尤为迫切。为满足工程需要 ,对高炉风口燃烧带内焦炭颗粒的运动及燃烧行为作了详细的理论研究 ,建立了一个模拟风口燃烧带内焦炭燃烧过程的数学模型 ,并作了详细的求解分析 ,得到了围绕燃烧带的气体流线分布以及风口轴线方向上的气体温度、煤气成分分布 ,证明了“燃烧焦点”的存在及其重要作用