W火焰锅炉炉内煤粉气流着火特性研究

对一台引进的300 MW机组W火焰锅炉炉内煤粉气流的着火特性进行了研究,测试了不同二次风挡板开度及煤粉浓缩器上乏气挡板开度下燃烧器区域烟气温度分布.结果表明二次风挡板和乏气挡板的开度在不同程度上影响到炉内着火特性;虽然乏气挡板开度能影响煤粉浓缩器浓、淡两侧的气相分配,但其对煤粉气流着火的影响较二次风挡板开度弱的多,究其原因在于燃烧器喷口采用一、二次风喷口相间布置,二次风离开喷口后极易与浓煤粉气流混合,这直接影响到煤粉气流的着火.     

燃煤锅炉低氮改造后掉焦研究及解决措施

某热电公司1号炉燃烧器低氮改造后存在频繁掉焦、过热器减温水量高及再热汽温偏低问题,并发生多次掉焦导致锅炉灭火事故,研究发现一次风、二次风喷嘴密封板间隙过大、燃尽风与二次风配比不合理及煤粉燃烧器钝体和浓侧反切角偏大是导致频繁掉焦及参数异常的主要原因,并采取了减小煤粉燃烧器钝体和浓侧反切角、燃烧优化调整并封堵燃烧器喷口间隙...     

煤粉锅炉直流燃烧器二次风喷口金属温度数值模拟分析

本文采用数值模拟的方法,计算了煤粉锅炉直流燃烧器的二次风喷口在其不同二次风速的壁面金属温度场,分析二次风喷口的对流与辐射换热方式的热平衡特点,并评估不投运时喷口的烧损危险性。结果表明:当其相邻的煤粉燃烧器停运时,需要保持二次风喷口的冷却风速10m/s以上。     

一种燃烧器炉底布置的煤粉工业锅炉的数值模拟研究

煤粉工业锅炉中燃烧器炉底布置方案具有燃烧效率高、燃烧器便于安装与检修、风机耗电量少等优点,具有较好的应用前景。运用商业CFD软件STAR-CCM+对某燃烧器炉底布置的煤粉工业锅炉进行数值模拟研究,计算了炉内的流场、温度场、氧气浓度分布与氮氧化物浓度分布,分析一次风风速、内二次风风速与二次风旋流强度对流场的影响,为后续燃烧器炉底布置的煤粉工业锅炉的设计及优化提供了指导。     

生物质炭化颗粒燃烧过程的数值模拟研究

文中应用计算流体力学软件,采用正交法针对生物质炭化颗粒的燃烧过程进行了详细地数值计算,在不同二次风流量和进气温度条件下获得了煤粉燃烧器燃用生物质炭化颗粒的温度场分布及氮氧化物生成情况,并通过对比分析获得了最优方案.研究表明生物质炭化颗粒在燃烧器内部的火焰传播受二次风影响非常明显,在特定工况下存在着最优二次风的进气温度及风量.本文的研究提供了一种获得最优二次风参数的方法,对传统煤粉燃烧器燃用生物质颗粒具有一定指导意义.     

一种新型旋流燃烧器的工作特性研究

提出了一种具有新型结构的浓淡式旋流燃烧器,其出口射流由浓淡一次风、内外二次风组成,喷口为特制结构.采用热线风速仪对燃烧器模型出口空气动力场参数进行了测试,同时以颗粒捕集法为手段对一次风粉混合物在经过燃烧器后的气固分离效果进行了试验研究.结果表明：新型燃烧器具有优越且稳定的空气动力场,能够强化回流,提高轴线附近湍动度水平,有利于改善着火条件,抑制NOx污染物的形成;煤粉浓缩装置对实现浓淡分离的作用显著,燃烧器出口浓淡比可达4∶1以上.     

外直流内旋流同轴射流和二次风平行射流组燃烧器流动特性的研究

某电厂410 t h燃油锅炉改烧水煤浆的改造工程中,采用了外直流内旋流同轴射流和二次风平行射流组的燃烧器结构,针对该结构的单角燃烧器流动特性进行了冷态模化试验与数值模拟研究。研究结果表明:一次风喷口与中心风喷口采用外直流内旋流同轴混合射流的形式,具有很好的调节作用,有利于水煤浆的稳定着火;二次风喷口采用上下平行射流的布置方式,除了可以补充足够的空气保证燃烧外,适当的射流速度可以防止脱火和回火现象的发生,有利于稳定燃烧。图10表1参5     

复合空气分级低氮燃烧器二次风门开度对煤粉燃烧的影响

某660 MW机组锅炉配备上海锅炉厂有限公司复合空气分级低氮燃烧器。通过对该燃烧器二次风门挡板开度的试验,得出以下结论:一次风喷口的偏置风对煤粉着火有负面影响,而其上面的辅助风能有效促进煤粉着火燃烧;周界风风量应随煤质煤量成正比例变化,否则会延迟煤粉着火;一次风喷口下层的辅助风对煤粉燃烧作用不明显。     

液态排渣煤粉燃烧器燃烧特性的数值研究

以小型液态排渣煤粉燃烧器为研究对象,利用FLUENT软件对该燃烧器燃烧状况进行数值模拟,获得燃烧器内的流场、温度场、氧浓度分布场和氮氧化物质量浓度分布场等,研究了预热风温和三次风率对氮氧化物生成的影响。模拟结果表明,由于钝体的存在,燃烧器内形成了较大的回流区;空气旋流进入后与煤粉混合较好,燃烧器内温度场与氧浓度分布均较对称,NO浓度分布也较合理;预热风温对NO生成量影响不大,三次风率对燃烧器的燃烧影响较大。研究结果可为进一步提高燃烧器性能提供依据。     

通过煤粉浓缩预热低NOx燃烧器实现高温空气燃烧技术的研究

以煤粉浓缩预热低NOx燃烧器(PRP)为例,说明了通过组织高温烟气回流快速预热低风煤比的一次风煤粉气流,可以在燃煤锅炉上实现具有高稳燃和低NOx排放性能的高温空气燃烧.工业试验和应用表明:PRP燃烧器特殊的预热室结构可以有效控制一次风粉的预热,快速加热煤粉颗粒并使之在达到燃烧器喷口时接近着火温度,因而具有优异的煤种适应性、低负荷稳燃能力和低NOx排放特性,是在燃煤锅炉上实现高温空气燃烧的一种良好的燃烧器.     

Mechanism analysis on the pulverized coal combustion flame stability and NOx emission in a swirl burner with deep air staging

Low NOx burner and air staged combustion are widely applied to control NOx emission in coal-fired power plants. The gas-solid two-phase flow, pulverized coal combustion and NOx emission characteristics of a single low NOx swirl burner in an existing coal-fired boiler was numerically simulated to analyze the mechanisms of flame stability and in-flame NOx reduction. And the detailed NOx formation and reduction model under fuel rich conditions was employed to optimize NOx emissions for the low NOx burner with air staged combustion of different burner stoichiometric ratios. The results show that the specially-designed swirl burner structures including the pulverized coal concentrator, flame stabilizing ring and baffle plate create an ignition region of high gas temperature, proper oxygen concentration and high pulverized coal concentration near the annular recirculation zone at the burner outlet for flame stability. At the same time, the annular recirculation zone is generated between the primary and secondary air jets to promote the rapid ignition and combustion of pulverized coal particles to consume oxygen, and then a reducing region is formed as fuel-rich environment to contribute to in-flame NO_X reduction. Moreover, the NOx concentration at the outlet of the combustion chamber is greatly reduced when the deep air staged combustion with the burner stoichiometric ratio of 0.75 is adopted, and the CO concentration at the outlet of the combustion chamber can be maintained simultaneously at a low level through the over-fired air injection of high velocity to enhance the mixing of the fresh air with the flue gas, which can provide the optimal solution for lower NOx emission in the existing coal-fired boilers.     

径向外浓内淡旋流燃烧器NO_x排放和燃尽率的试验研究

在一台1 MW的热态煤粉燃烧试验炉上进行热态模拟试验,用两台双调风旋流燃烧器对冲燃烧,并且在主燃烧器上方的不同位置还布置了燃尽风装置(OFA)。主燃烧器使用的是变截面的一次风管和碰撞环相结合,在一次风管内,风粉气流在惯性的作用下分离为外浓内淡的环状气流,从而实现了燃烧器喷口处沿直径方向的浓淡分布。通过对陕北神华优质烟煤、山西河津劣质烟煤和山西长治贫煤这三种特性相差较大的煤的燃烧对比实验,得到了燃尽风布置的相对位置变化,一次风率、内二次风率、外二次风率的变化,内二次风、外二次风旋流强度等因素的变化,对NOx的生成和对飞灰含碳量的影响作用,同时也得到了NOx的生成和燃尽率之间的相互关系,以及对燃烧的稳定性、经济性的影响因素,其结果对工程设计和实际应用有着重要的指导意义。     

超浓相火焰燃烧难燃煤探讨

研究表明，煤粉气流着火存在最佳煤粉浓度，在最佳浓度时火焰传播速度和温度可达到最大值，试验得知难燃煤粉气流从喷嘴出口的最佳风、粉重量比接近1.0时着火、燃烧稳定。将一次风粉混合物通过喷嘴前的分离器，分离成超浓和稀淡两股，分别送入炉膛四角内外并列下倾布置的对应喷嘴，形成炉膛中央的浓粉区，近墙四周为富氧淡粉的“风包粉”气流，构成下射“W”形新的切圆旋转燃烧，利于难燃煤及早着火、稳定燃烧、充分燃烬。文中简要介绍燃烧器设计和调控要点     

惯性浓淡旋流燃烧器的原理及其在50t_h锅炉上的应用

在径向浓淡旋流煤粉燃烧器的基础上,本文提出了一种新型燃烧器－惯性浓淡旋流煤粉燃烧器,即在燃烧器一次风通道中加入煤粉浓缩器,并将其置于燃烧器喷口较近的位置,一次风粉经过煤粉浓缩器后,形成了由燃烧器中心向外煤粉浓度由高向低的分布趋势,依靠煤粉颗粒的惯性,将这种分布趋势一直保持到燃烧器出口。针对一台燃用烟煤的５０ｔ／ｈ煤粉炉的特点,给出了该燃烧器的布置,介绍了改造前后的运行情况。     

双通道浓淡煤粉燃烧器冷态流动特性实验和计算机数值模拟

用三维流动数值计算模型,对一台130吨／小时锅炉有用双通道浓淡煤粉燃烧器的单只燃烧器喷口流场计算和冷态实验结果比较证明了该燃烧器能够形成回流区,且调节腰部风可以改变回流区的长度。该燃烧器具有高效,低负荷稳燃、火焰可调,低NOx排放性能。     

Experimental study on NOx emissions of pulverized bituminous coal combustion preheated by a circulating fluidized bed

This study investigated nitrogen oxide (NO_x) emissions of pulverized coal combustion preheated by a circulating fluidized bed (CFB). During the test process, high-temperature fuel preheated in a CFB was burned in a down-fired combustor (DFC). The effect of air distribution on NO_x emissions was studied in the DFC, including three types of secondary air nozzle structures, five secondary air ratios, and three tertiary air position arrangements. Under stable conditions, the conversion ratio of fuel-nitrogen to N₂ in the CFB was 41.4%, which resulted in lower NO_x emissions in the platform. In this study, secondary air could be injected into the combustor at the top (annular) or through the side wall (circular) of the DFC, both with high combustion efficiency. This means that the secondary air is completely separated from the burner, and burner structure is greatly simplified. NO_x emissions from secondary air nozzle structures of center, annular, and circular ports were 565.66, 345.45, and 220.38 mg/Nm³ (@6% O₂) respectively. NO_x emissions initially decreased then increased with increases in secondary air ratio with the annular nozzle structure. NO_x emissions could be further inhibited by rationally arranging tertiary air positions.     

低NOx燃烧器与常规直流煤粉燃烧器的NOx生成特性的研究

对350MW电站锅炉采用低NOx燃烧器和常规直流煤粉燃烧器的NOx生成特性进行了实验研究和数值模拟，结果表明：①最高温度、平均温度和中心温度等与炉膛高度的关系保持不变，即径向空气流分级不影响炉膛的燃烧特性；②采用低NOx燃烧器时，其炉膛中心的氧气浓度比采用常规直流煤粉燃烧器时要小；③炉膛截面平均NOx浓度和中心NOx浓度随炉膛高度的关系基本相似，但NOx最大浓度随炉膛高度的分布规律不同，采用低NOx燃烧器时NOx最大浓度明显与一、二次风布置有关，采用常规直流燃烧器的NOx最大浓度在燃烧器区域随高度分布呈现双峰形；④它们对应的平均NOx浓度最大值截面和平均温度最大值的截面的高度分别相同，但平均NOx浓度最大值截面比平均温度最大值的截面要低；采用低NOx燃烧器时，截面NOx浓度最大值区域比常规直流燃烧器有大幅度的减小；⑤低NOx燃烧器可比常规直流燃烧器降低NOx排放28．6％。     

低NO_x燃烧与脱硝经济运行的实践

吴泾热电厂2×300MW级燃煤供热机组脱硝设备,采用低NOx燃烧加选择性催化还原法(SCR)脱硝系统。介绍了SCR的化学反应机理、反应器安装位置、分段配风燃烧技术,分析了低NOx燃烧工况和运行参数,结果证实了:对分段配风的低NOx燃烧器来说,有效控制主燃烧区的风量,在总风量不变的条件下,加大可水平摆动的分离燃烧器(SOFA)配风量和加大SOFA配风距离是有效降低NOx的生成、减轻SCR的负载、降低耗NH3的有效方式;当燃用低值煤和可磨性差煤,使相对一次风量增加时,应降低二次风的配风量,用一次风总量自动实时修正二次风的配风量是实现自动低NOx燃烧调整的有效途径;适当降低二次风与炉膛的差压是防止二次风配风不均和控制主燃烧区风量的有效方法。     

A dimensionless factor characterizing the ignition of pulverized coal flow: Analytical model,experimental verification,and application

An analytical model describing the ignition process of pulverized coal is proposed, and a dimensionless condition number (N_com) is obtained to describe the comprehensive effect of factors governing the ignition of pulverized coal flow, such as the initial temperature of flow, the sectional heat load of the furnace, and the flux of primary air, secondary air and recirculation flue gas. An optimized concentration of pulverized coal flow is derived explicitly, upon which the earliest ignition of pulverized coal flow is possible. The model is verified in a hot furnace experiment, where it is shown that the derived criterion (N_com) can be used for different kinds of coal and different types of burner. For given coal and sectional heat load of furnace, when the value of N_com increases, the condition of ignition is improved and both unburned carbon and NO_x emission are reduced. The employment of N_com in the optimization of burner operating conditions is demonstrated through two applications. In practice, the criterion N_com can be used to guide the selection of the concentration and type of pulverized coal, as well as the choice of burner and desired aerodynamic field, so as to achieve an optimized performance. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.