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。     

生物质气与煤混燃锅炉燃烧性能模拟研究

为了分析生物质气与煤混合燃烧对锅炉燃烧过程以及运行性能的影响,基于Aspen Plus建立了生物质气化以及合成气与煤混合燃烧模型,对不同煤种与含水率为20%的松木气化合成气的混燃过程以及燃烧产物排放特性进行研究,得到了在不同生物质气掺烧比例下的锅炉最高燃烧温度、排烟体积、排烟温度、锅炉效率以及燃烧产物的变化规律。结果表明:在锅炉输入总热量不变的情况下,随着生物质气掺烧比例由0%增加到30%,混烧后的最高燃烧温度随着煤种质量的降低而降低,但排烟温度逐渐增大;烟气飞灰减少,机械未完全燃烧热损失减小,导致锅炉效率逐渐增加。     

微富氧环境下煤粉/高炉煤气掺烧锅炉燃烧过程数值模拟

提出将钢铁企业的放散氧气回收送入其自备电厂混烧锅炉,使炉内形成微富氧燃烧。通过Fluent数值模拟软件对微富氧工况下混烧锅炉的炉内燃烧过程进行数值模拟和热力计算。结果表明:随着助燃空气中氧气浓度的增加,炉内温度水平明显升高,延长了煤粉在炉内的停留时间,增加了辐射换热量,提高了锅炉热效率;氧气浓度的增加还有助于混烧锅炉掺烧部分低热值高灰分烟煤。     

掺烧污泥煤粉锅炉燃烧特性的数值模拟

采用单、双混合分数/PDF模型,对某台420 t/h四角切圆燃烧锅炉燃烧单煤和掺烧生活污泥进行了数值模拟,研究了炉内流动、燃烧和污染物排放特性。结果表明,在相同条件下燃烧单煤,锅炉70%负荷和100%负荷工况下的模拟数据与现场试验数据相符合;锅炉100%负荷下煤泥混烧时的NOx排放浓度低于燃烧单煤工况,随着污泥掺混比的增加煤粉燃尽率稍有下降,炉膛整体温度分布和烟气组分分布大致相同,对炉内流动、燃烧和污染物排放特性不会产生明显影响。     

生物质气与煤粉混燃过程数值模拟

为了分析生物质气与煤粉混燃对锅炉燃烧过程的影响,利用Gambit软件对锅炉的炉膛结构进行网格划分,并基于Fluent软件,搭建生物质气和煤粉混合燃烧模型,对混合燃烧过程进行数值模拟和计算,分析随着生物质气掺烧比的变化,炉内温度场、速度场以及一次风喷口的气流场等的分布特征。结果表明,随着生物质气掺烧比的增大,炉膛中心截面最高温度逐渐降低,燃烧器区域的温度逐渐升高,炉膛中心部分气流速度及旋转强度增强,但对一次风口处的流场影响不大。     

水煤浆燃烧过程的数值模拟

为深入研究水煤浆的燃烧特性,对南海电厂1台200 MW四角切圆燃烧锅炉在全烧水煤浆满负荷运行状况下的炉内流场、温度分布及各组分场进行了数值模拟。结果表明:整个炉膛空间存在1个明显的旋转流场;炉内最高温度出现在燃烧器区域,随着炉膛高度的增加,温度逐渐降低;温度场与各组分场有着对应关系,高温区对应CO2高浓度区和O2的低浓度区;水分在燃烧器段炉膛壁面附近含量较多,中心含量较少,随着高度的增加,这种差别逐渐减小。     

四角切圆锅炉炉内燃烧数值模拟

为了研究不同负荷下炉内燃烧及污染物排放情况,基于Fluent软件对某台350MW四角切圆燃烧锅炉进行数值模拟,分析随着锅炉负荷的变化,炉内的流场、温度场、组分分布及污染物NO_x质量浓度分布。结果表明:炉内切圆明显,整个炉膛空间存在螺旋上升的流场;燃烧器区域温度最高,炉内温度随着炉膛高度增加而降低;随着负荷降低,炉内温度水平降低,30%额定负荷工况时炉内温度水平偏低,需要考虑炉内煤粉的引燃和稳燃问题;组分场分布与温度场有很大关系,高温区对应高CO浓度场和低CO_2浓度场;在炉膛高温区大量生成热力型NO_x,随着锅炉负荷降低,炉膛出口NO_x质量浓度逐渐降低。     

加热炉内热力过程的数值模拟

建立步进式加热炉内流动、燃烧和传热的数学模型。炉内流场的模拟采用κ-ε双方程模型,辐射换热计算采用P-1辐射模型,气相燃烧采用Species Transport模型,流场计算采用Simpler算法。采用上述模型与算法得到了炉内详细合理的温度、速度和浓度分布,并对其中影响板坯加热的温度场进行了试验验证。     

燃烧器和二次风对超超临界锅炉燃烧特性影响

为了研究超超临界锅炉炉内燃烧特性,采用CFX-TASCFLOW软件对1台1 000 MW超超临界双切圆燃烧方式锅炉的流场、温度场和炉内氧量及污染物浓度的变化进行了数值模拟,得到了在不同燃烧器投运方式以及不同的二次风配风方式下锅炉炉内的温度变化和氧量、CO、NO等沿高度方向的浓度变化。分析表明,燃烧器投运方式会影响炉内温度水平和烟气中CO和NO的浓度,而二次风配风方式主要对出口处烟气的CO和NO浓度变化有较明显的影响。     

富氧燃烧锅炉辐射传热特性数值模拟研究

为研究富氧燃烧与空气燃烧锅炉之间的辐射传热特性差异,并为设计或改造新型富氧燃烧系统提供所需的理论指导,对2种燃烧方式下的炉膛流场与传热分布特性进行了数值模拟研究。首先对富氧燃烧数值模拟采用改进灰色气体加权和（WSGG）模型计算气体吸收系数的必要性进行了探讨,并将Johansson WSGG模型结合进入燃煤锅炉的CFD模型框架内,使CFD数值模型适用于富氧燃烧的辐射传热计算。在此基础上对某330 MW机组锅炉分别采用干、湿烟气再循环富氧燃烧方式及空气燃烧方式的炉膛流场与传热分布特性等进行了对比分析。结果表明:在锅炉煤量、入口气体质量流量和氧量皆相同情况下,不同燃烧方式间燃烧烟气成分及物性的差异使富氧燃烧与空气燃烧锅炉在流场、温度与炉膛传热分布等方面皆呈现出较明显的差异;富氧燃烧烟气中所富含的CO2和H2O的比热容高于N2,使采用湿烟气循环方式富氧燃烧锅炉炉膛的整体温度和吸热量明显低于空气燃烧;同时,由于CO2的密度高于N2,富氧燃烧锅炉的整体流速低于空气燃烧锅炉,并影响了炉内的温度与传热分布。在设计富氧燃烧系统或改造现有空气燃烧系统时应考虑富氧燃烧与空气燃烧锅炉在炉膛流场与传热方面的差异,合理安排锅炉的传热分布,避免或减少锅炉受热面的改动。     

掺烧生物质燃料对燃煤锅炉效率的影响分析

某300MW燃煤锅炉掺烧稻壳采用冷风输送;为了减小冷风输送稻壳对锅炉效率的影响,计算了稻壳分别采用不同送风温度、不同掺烧比例时对锅炉效率、排烟温度、水蒸气容积份额、飞灰浓度等方面的影响。计算结果表明:随着稻壳掺烧比例的增加,锅炉效率下降,排烟温度升高;当稻壳掺烧比例为20%,20℃冷风输送稻壳时,排烟温度升高27.1℃,锅炉效率下降1.65%;当稻壳掺烧比例为20%,200℃热风输送稻壳时,排烟温度升高21.3℃,锅炉效率下降1.3%。     

生物质混燃的旋流燃烧器优化研究

生物质能源已发展成为当今社会发展所需的第一主导可再生能源.生物质和煤粉混燃发电是利用生物质能最有效的方式之一.就生物质和煤粉特性分析,研究设计适合混燃的旋流燃烧器.并与模拟示范电厂的燃烧器同时分别燃烧不同掺混比的燃料,从炉膛最高温度、NOx排放量和燃烧效率等多方面作比较,得出结论本文设计研究的旋流燃烧器更适合生物质和煤粉的混燃,可大力促进生物质能源的广泛应用.     

生物质与煤流化床混烧的NOx排放规律研究

研究了生物质与煤流化床混烧的NOx排放规律。实验结果表明:采用生物质与煤混烧的方法可以有效地降低流化床燃烧煤中的NOx的排放。     

高长宽比六角切向锅炉缺角流场试验与数值模拟

高长宽比、六角切向布置方式的锅炉与普通的四角切向布置的矩形锅炉不同，在位置结构上存在不对称性。目前，对这种不对称性对锅炉炉内流场的影响仍缺乏系统的研究。该文通过模化试验和数值模拟的方法对其空气动力场进行了分析研究，详细描述了各角燃烧器射流对中心流场和前屏气流速度偏差的影响，揭示了缺角运行方式下该结构锅炉炉内空气动力场的变化规律，并确定了一种最佳的降负荷运行方式。该研究结果为防止炉内结渣，保证锅炉的安全高效运行提供了理论和试验依据。     

350MW燃气锅炉混烧控制策略

宝钢电厂4号350MW发电机组燃气锅炉是从德国引进的世界首台大容量多燃料混烧锅炉,燃料种类繁多,控制策略复杂。从调试实际出发,详细介绍了其燃烧系统的控制策略和特点,为国内同类型机组的设计和调试提供参考。     

生物质与煤混燃经济性和排放特性的敏感因素优化

在4430 t/h锅炉上进行生物质和煤混燃的试验,从实际运行角度设计试验工况,对其经济性和排放特性进行测试,就影响经济性和排放特性的敏感因素作回归分析和计算.提出了经济性和排放特性的最佳运行工况点.     

电站燃煤锅炉掺烧生物质技术

中国未来很长一段时期内仍将以燃煤发电为主。采用生物质与煤混合燃烧技术,即可以达到经济上的合理性,又可以降低锅炉排放物的浓度。目前混燃技术大体上可分为以下三种形式:直接混燃、平行混燃、和间接混燃。前两种混燃方式设备改造成本低,技术成熟,在欧美已经有广泛运用。而作为间接混燃的生物质气化方式除具有CO_2零排放、低硫、低氮等常规生物质燃料的优点外,还具有生物质燃料适用范围广、可以脱除生物质燃料中大部分的碱金属和氯元素、降低煤的燃烧过程中的NOx排放的优点。这种方式可以应用于现有不同容量电站燃煤锅炉,并且对现有锅炉改动甚小,运行灵活性高。我国生物质资源巨大,因此研发产气量大、热值高的大型生物质气化炉是高效利用生物质资源的有效途径。     

W型火焰锅炉冷态流场的研究

针对鄂州电厂W型火焰锅炉特点，进行了冷炉空气动力场试验，对流场特性进行分析，指出上中透墙风与拱顶风动量比为控制流场的关键，提出流场好坏的判据方程及控制炉内流场的方法；热态运行数据表明判据方案基本合理，研究及应用所得出的结论对W型锅炉设计、运行具有参考价值。     

煤粉锅炉水冷壁结垢腐蚀情况及其原因分析

某煤粉锅炉采用内螺纹管水冷壁,由于焊口附近内螺纹错位和焊口的影响,引起管内螺纹凹槽和焊口附近的流场发生急剧变化,容易形成涡流,流体发生回流现象,使焊口附近容易产生沉积物。沉积量增大后,由于炉水中氯离子有时偏离规定值,会诱发在沉积物下的氢腐蚀。为了防止水冷壁管的氢腐蚀,应该在水质处理、锅炉运行、焊接工艺等方面加以改进。     

清河公司7号炉掺混热炉烟技术改造

清河电厂200MW机组7号炉改造后燃用蒙东褐煤。为最大限度掺烧褐煤,解决中储式制粉系统磨制高挥发分、高水分褐煤极易发生爆炸的问题,提出了在制粉系统中掺混热炉烟的改造方案。锅炉采用热风干燥中储式制粉系统,使煤掺烧比例达到50%,制粉系统末端含氧质量分数降低到16%以下。