一种用于携带流反应器试验台的煤粉燃烧器的优化设计

为了优化一种用于携带流反应器系统的煤粉燃烧器结构参数,降低氮氧化物排放,本文利用计算流体动力学软件FLUENT对该煤粉燃烧器结构参数的优化过程进行了数值模拟研究,并与试验结果进行了对比验证。结果表明,燃烧器一次风喷口采用扩口结构以及对冲二次风的引入均能有效的促进二次风与一次风煤粉的混合,增强煤粉着火及燃烧的稳定性。适当增加二次风喷口与一次风喷口的间距可以加速煤粉的燃尽。采用优化后的结构参数可以获得更低的氮氧化物排放,为基于携带流反应器系统的燃煤污染物减排研究提供了坚实的基础。     

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.     

燃烧器高温富氧直接点火劣质煤的数值模拟

对多级燃烧器的富氧气氛下煤粉直接点火进行了数值模拟,研究了各个边界参数对劣质煤着火特性的影响。结果表明:煤粉燃烧温度随着氧含量的提高升幅较少;随着多级煤粉的增加,燃烧温度先上升后下降;热风风量过小不利于燃烧器安全运行;热风温度升高能缩短煤粉着火距离,拉长燃烧高温区的跨度;随着热风流量升高,燃烧器出口温度先上升后下降,但是对着火距离影响不大;一级煤粉量的大小对煤粉的温度阶跃位置影响不大,而对燃烧温度有较大影响;一次风量过小会使煤粉在点火筒里提前着火,不利于燃烧器安全运行;周界风的增加,会降低燃烧温度。     

浓淡双喷口燃烧器低负荷稳燃技术的研究

针对燃煤机组深度调峰低负荷情况下着火困难、燃烧不稳定的问题,提出了一种对最上层燃烧器进行浓淡双喷口结构优化改造以达到30%负荷以下稳燃目的的方法。以1台300MW锅炉为模型,将最上层单喷口燃烧器改为总热功率与原燃烧器相同并带有浓淡分离装置的2个小型燃烧器。通过理论计算,分析了改造后燃烧器在低负荷下的着火性能,同时通过数值模拟对其燃烧情况进行分析。结果表明:改造后双喷口燃烧器更有利于低负荷下煤粉气流的着火;同时改造后炉内流场、温度场均更加稳定,炉膛内平均温度也有所上升;通过O_2、CO_2摩尔浓度分析可知燃烧更为彻底、稳定,改造后的浓淡双喷口煤粉燃烧器能满足低负荷下的着火及稳燃需求。     

一种可调节自适应煤粉燃烧器的数值模拟

提出一种可调节自适应煤粉燃烧器.该燃烧器将一次风分为内外两部分,外一次风为旋流射流,具有能够产生回流区,增加煤粉颗粒在着火区停留时间以及卷吸高温烟气强化着火和稳燃特性;内一次风为直流射流,具有刚性较强,气流穿透度大的特性.采用CFD(Computational Fluid Dynamics)软件对该燃烧器在一定的二次风旋流强度、不同外一次风旋流强度下的燃烧特性如速度场、温度场、氧浓度场、碳浓度分布以及着火特性进行了数值模拟,结果表明外一次风旋流强度对燃烧器燃烧特性有重要影响.当外旋流一次风的旋流强度在0.56～0.88之间时,其燃烧特性变化剧烈.     

组合式一次风管对锅炉运行的影响分析

为了解决锅炉低负荷运行时一次风气流中煤粉浓度较低、燃烧不稳定的问题,提出了组合式一次风管的设计。运用Fluent数值模拟软件,采用煤粉燃烧综合模型和污染物排放模型,对某660 MW锅炉分别进行改造前后40%THA工况(THA表示额定工况)和30%THA工况的燃烧模拟和NO_x摩尔分数模拟。对比分析了采用组合式一次风管对锅炉空气动力场、着火稳燃情况和NOx摩尔分数的影响。结果表明:采用组合式一次风管时,只要燃烧器喷口改造合理,对空气动力场的影响较小;炉膛整体温度提高,特别是燃烧器区域,着火燃烧稳定性提高;大大降低锅炉低负荷运行时炉膛出口NO_x摩尔分数,提高了锅炉低负荷运行的安全性和经济性。     

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.     

220t/h煤粉电站锅炉燃烧系统改造

某电厂220 t/h锅炉原设计煤质为贫煤,现改烧高挥发分烟煤,造成着火距离过短、喷口烧坏等问题.另外,由于燃用烟煤时一次风速提高,造成了煤粉浓淡分离燃烧器挡板短期内全部磨损.在锅炉大修期间,对锅炉燃烧系统进行了改造,将下层一次风改成微油点火燃烧器,并对原煤粉浓淡燃烧器进行了减弱浓缩比的改造.运行情况表明,改造后的燃烧器结构合理,阻力小,着火稳定,稳燃能力强,着火距离合理,燃烧器喷口不存在烧坏风险,壁温较低,未发现结焦结渣现象.微油点火燃烧器节油率高达95％.冷炉可全程使用微油点火,完全代替大油枪.点火过程中,着火稳定,飞灰可燃物较低,燃烧器壁温保持在300℃以下,无结渣倾向.     

富集型燃烧器及多重富集型燃烧器研究

通过对煤粉稳燃燃烧器的研制过程 ,提出了新的煤粉燃烧器的着火稳燃机理 :组织煤粉气流的浓淡分流 ,组织浓 (小 )股煤粉气流的急拐弯 ,让气粉分离 ,煤粉射入高温回流区 ,在这里滞止增浓 ,升温着火 ,形成小火焰 ,并用它点燃整个一次风煤粉火焰 ,即小火点大火的机理。以此着火稳燃机理为指导 ,成功地开发了富集型燃烧器及多重富集型燃烧器 ,已在 1 0 0～ 2 0 0MW机组上得到广泛应用。由于它的喷口小 ,预期多重富集型燃烧器会受到电厂更大的欢迎。     

不同富氧配风方式下墙式切圆锅炉低负荷燃烧特性数值模拟

针对某660 MW超临界墙式切圆燃烧直流煤粉锅炉在30%负荷下无法长时间稳定燃烧的问题,选取多种富氧配风方式对其进行低负荷下富氧燃烧改造的数值模拟研究,对比分析该电厂30%负荷下空气工况及改造后3种富氧配风工况下炉内速度场、温度场和氧浓度场等各项模拟参数。结果表明:在30%负荷下,通过开启不同层一、二次风喷口及在中间层通入富氧二次风的配风方式,使得煤粉燃烧特性得到明显改善,煤粉在炉内停留时间增加,燃烧器浓、淡侧煤粉气流都能及时地着火燃烧,主燃烧器区温度维持在1 750 K以上,较初始工况提高了近200K,为锅炉低负荷稳定燃烧提供了有利条件,工况三是该墙式切圆锅炉低负荷下较为理想的运行工况。     

1 000 MW超超临界锅炉燃烧系统数值模拟及工程应用

某电厂1 000 MW锅炉在运行中,存在炉渣可燃物偏高、再热蒸汽温度偏低、燃烧稳定性差、炉膛四角一次风配风不均等问题。利用专业数值计算软件对该四角切圆燃烧锅炉改造前及改造后炉膛内燃烧工况进行数值模拟。计算结果表明:落入冷灰斗的煤粉量由改前的0.065 kg/m~3减少为改造后的0.052 kg/m~3,减少约20%,最下层二次风集中布置增强了对煤粉的托举能力。改造后在燃烧器截面方向,炉膛中心低温区减少,炉膛四周环形高温区增大,炉膛截面热负荷提高。沿炉膛高度方向,炉膛底部燃烧器区域截面平均温度提高约50～80℃,有利于煤粉气流的着火及燃烧;炉膛上部主燃区截面平均温度提高约20～30℃,有利于提高再热蒸汽温度。最下层燃烧器喷口四角煤粉碳转化率由改造前平均约为92.2%提高至改造后93.1%。提出了底部一、二次风喷口改造,下组燃烧器区域敷设卫燃带,在一次风管道加装可调缩孔等方案。改造完成后,该锅炉可在500 MW低负荷可不投油稳定燃烧,炉渣可燃物降低至2.5%～5.5%,再热蒸汽温度有一定提高,锅炉运行状态良好,锅炉效率提高0.3%。     

燃用褐煤六角切圆670 t/h炉低NOx煤粉燃烧技术的研究

某厂燃用褐煤六角切圆670t／h炉为降低NOx排放,进行了如下改造：将原有燃烧器全部改造为水平浓淡风煤粉燃烧器,由于水平浓淡两股一次风煤粉气流各自远离燃料的化学当量比,可有效减少NOx的生成;在燃烧器顶部增设燃尽风喷口,使下部主燃烧区域处于氧浓度较低的气氛,可有效减少NOx的生成;将上、中层燃烧器的下二次风射流轴线向水冷壁偏转一定角度,加大上排燃烧器的二次风切圆直径,推迟二次风与一次风风粉混合物的混合,减少着火阶段的供氧量,可有效减少NOx的生成。试验结果证明,额定负荷下NOx排放量显著降低到315．4mg／m^3(O2=6％,干烟气),远低于排放标准,锅炉效率可达91．85％,比原设计值高1．32％。     

一种煤粉着火的数学模型——(1)模型的建立

综合考虑影响煤粉气流着火的主要因素,基于锅炉中的能量平衡,建立了煤粉气流着火的数学分析模型.通过对煤粉气流着火的物理过程进行分析简化,引入燃烧器结构、煤种特性、运行工况等重要参数,推导出1个无量纲准则数Co来研究着火温度.结果表明:当Co增大时,煤粉气流的着火特性得到改善;为了使着火准则数Co增大,应减小煤粉粒径,调整燃烧器结构,提高烟气的回流率,并降低二次风率,延缓二次风与一次风的混合.     

锅炉水冷壁结焦分析及处理措施

超临界墙式切圆锅炉投用后,不久发生了水冷壁管结焦现象,针对燃烧器布置特点,对一次风燃烧器喷口偏向炉心偏转19°,使假想切园直径变小.使煤粉充分燃烧,解决水冷壁结焦现象.     

130 t/h煤粉锅炉燃烧过程的数值研究

为了解不同配风工况对煤粉燃烧过程的影响 ,以达到优化操作参数的目的。应用k-ε-g气相湍流燃烧模型与煤的双挥发反应热解模型对不同工况下炉内流动、燃烧以及传热过程进行了数值计算。其结果表明 :适当降低一次风率、减小中二次风的比例 ,一方面可缩短煤粉的着火距离 ,以适应燃用贫煤的需要 ;另一方面可提高燃烧器区域烟气的温度 ,以促进煤粉的完全燃烧 ,提高锅炉的热效率。     

调峰型低NO_x浓淡燃烧技术的研究与应用

根据作者提出的“充分发挥向火侧一次风着火优势,形成稳定着火源”的燃烧稳定性原理,研制了一种适用于四角燃烧煤粉锅炉的新型燃烧器──调峰型低NOx可调水平浓淡燃烧器。该燃烧器的煤粉浓缩机构及煤粉浓度调节机构简单、可靠。向火侧与背火侧浓度比在1～4的大范围内可调节,保证了锅炉在变负荷工况下实现最佳浓淡比燃烧。工业应用证明：该燃烧器在燃用陕西贫煤时,机组负荷≥50％时不需投油助燃而能稳定燃烧。     

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     

等离子燃烧器燃烧特性的数值模拟

结合煤粉锅炉等离子燃烧器的结构特点,用数值仿真软件Fluent对套筒式等离子燃烧器的内燃特性进行了二维流动数值模拟,计算了一次风从燃烧器的等离子点火区到炉膛内的燃烧特性,并与实验和工程应用结果进行了比较。模拟结果表明:在等离子燃烧器喷口形成了“粉包火”的着火工况,降低了燃烧器喷口温度,改善了燃烧器的工作环境。该燃烧模拟结果与等离子燃烧器在某600MW机组现场应用以及在等离子热态试验台点火试验的结果基本吻合。图6表2参3     

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...     

交流等离子点火方法在600 MW贫煤机组的应用

针对直流等离子点火技术存在电极寿命短和煤种适应性差的问题,提出了交流等离子点火方法.首先介绍了交流等离子的拉弧原理和技术优势,并给出了交流等离子点火燃烧器的设计结构.然后实验研究了交流等离子电弧功率、煤粉浓度、一次风速、周界风量等影响煤粉着火效果的主要因素,并分析了锅炉启动过程中飞灰含碳量的变化趋势.实验结果表明,交流等离子点火方法有较大的煤粉浓度适应范围,且煤粉浓度对火焰的影响主要体现在煤粉着火的中后期;一次风速存在一个最佳范围;周界风对冷却燃烧器喷口具有明显的作用,且周界风量还能提供煤粉着火后所需的部分氧量;交流等离子发生器电弧功率是影响煤粉火焰温度的最重要因素.研究结果证明了交流等离子点火方法能够在600 MW机组成功点燃贫煤.