300MW高炉煤气与煤粉混燃锅炉热力特性及经济性分析

针对高炉煤气与煤粉混燃易发生过（再）热器超温、飞灰含碳量高等问题,对某300MW机组四角切圆高炉煤气／煤粉混燃锅炉进行了热力特性计算,并对掺烧高炉煤气后机组的经济性进行了分析．结果表明：掺烧高炉煤气后炉内温度降低,烟气量增加,辐射吸热量减少而对流吸热量增加,炉膛出口烟温及其后受热面区域的烟温升高,排烟温度升高,锅炉效率降低;掺烧高炉煤气后厂用电率有所升高,但发电煤耗降低,使发电成本降低．     

300MW烟煤/高炉煤气混燃锅炉掺烧褐煤燃烧特性的数值模拟及经济性分析

对某300MW烟煤/高炉煤气混燃锅炉掺烧褐煤的燃烧特性进行数值模拟和经济性分析,分析了褐煤完全取代烟煤、部分掺烧褐煤和不同高炉煤气掺烧比例等因素对炉内温度场和CO摩尔分数分布的影响.结果表明:褐煤完全取代烟煤后,炉内温度显著降低而炉膛出口烟气温度明显升高,影响了锅炉运行的安全性;褐煤取代部分烟煤后,随着褐煤掺烧比例的增大,炉内温度逐渐下降,炉膛出口烟气温度升高但CO摩尔分数变化不大;在褐煤掺烧比例一定时,随着高炉煤气掺烧比例的增大,炉膛最高温度明显降低且炉膛出口温度升高,CO摩尔分数的峰值逐渐减小;纯烧烟煤的发电成本为117 090元/h,当掺烧40%褐煤和20%高炉煤气时,发电成本降为80 107元/h,发电成本比纯烧烟煤降低了31.59%.     

660MW燃煤锅炉掺烧生物质颗粒数值模拟研究

随着“双碳”目标的提出,生物质作为一种绿色零碳的清洁燃料,将迎来历史性的发展机遇。本文通过数值模拟手段研究稻壳、秸秆、木屑三种不同生物质颗粒以不同的粒径和煤粉掺烧,对比分析了不同生物质颗粒和煤粉掺烧时炉膛内生物质颗粒轨迹、停留时间和燃尽率的变化趋势。结果显示：生物质颗粒以10%热量比和煤掺烧,生物质颗粒在炉内有足够的停留时间保证燃尽,整体生物质颗粒燃尽程度较好,并从数值模拟结果中选取4种掺烧生物质工况用于指导设计。     

生物质颗粒与煤粉耦合燃烧热态试验研究

为不同的掺烧比例、不同的掺烧位置对炉膛出口烟温、炉膛出口污染物浓度及炉膛出口飞灰含碳量的影响,在高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室的10MW试验台为上进行热态试验,以生物质颗粒与煤粉耦合燃烧为基础,设计了 9组不同的工况.试验结果表明:在掺烧20％以下生物质颗粒时,对锅炉的着火、稳燃、炉膛出口烟温及燃尽率没有明显影响;...     

恒温下准东煤粉燃烧特性研究

针对准东煤碱金属含量高导致灰熔融温度低、在燃烧过程中容易造成沾污及结焦等问题,利用恒温热重实验系统,研究了准东煤的燃烧特性及温度、煤种掺混等对燃烧特性的影响。实验结果表明：单煤煤种燃烧过程中,不同煤种燃尽时间、燃烧速率存在显著差异,其中路茂通坎乡煤种和永华金泰煤种差异最大,路茂通坎乡煤种易着火,燃烧速率快,燃尽时间短;随着温度升高,单煤燃烧失重曲线发生左移,燃尽时间缩短,燃烧速率上升,表明温度升高会加速煤粉燃烧,并且1 000℃后提高温度对焦碳燃尽的促进作用更明显;掺混燃烧过程中,掺烧高挥发分的煤种可以有效改善煤粉燃烧初期着火特性,而掺烧高固定碳煤种可使燃尽时间延长,从而降低燃尽率;混煤掺烧能够提高灰熔点,有效改善准东煤熔融特性,从而在煤源方面减少或者避免炉膛受热面沾污、结渣,确保锅炉运行的安全性和经济性。     

半焦掺混煤粉MILD燃烧的数值模拟及分析

研究了MILD燃烧方式下半焦(其挥发分小于4%,)掺混煤粉燃烧的着火、燃烧和燃尽特性.首先通过与国际火焰研究基金会(IFRF)的煤粉MILD燃烧实验数据对比,验证数值模拟方法的可行性.然后保持炉膛热功率和当量比不变,将半焦的掺混比例由0逐渐提高到40%,.研究发现,在MILD燃烧方式下,半焦掺混比例由0改变至40%,对炉内速度、温度、O_2浓度场和NO_x排放影响不明显,而对半焦燃尽率有显著影响.炉内反应氛围保持了MILD燃烧的优势,即温度峰值低且温度分布均匀,热力型和燃料型NO生成被抑制.在燃尽率方面,半焦掺混比例低于30%,时,燃料总体燃尽率始终高于90%,.减少半焦粒径或提高一次风温均可进一步提升燃尽率.     

一种任意比高炉、焦炉煤气掺烧锅炉的设计

高炉煤气、焦炉煤气物理化学性能相差甚远,为了合理利用这2种燃料,一种可以任意比例地混烧并且做到不停炉的锅炉——高炉、焦炉煤气掺烧锅炉用切换双套燃烧系统高差布置和尾部烟道闸板系统撤投,很好地实现了高炉煤气、焦炉煤气2种燃气任意比掺烧,操作简单方便,燃料变化随意切换,无需停炉;克服了水冷壁过热器爆管问题,将尾部排烟温度控制在合理范围内;同时非常适合高炉煤气纯烧锅炉和低比例焦炉煤气掺烧高炉煤气燃气锅炉的扩容改造。     

掺烧煤气协同分级配风对锅炉热量分配的影响

以煤粉掺烧高炉煤气和焦炉煤气的锅炉为研究对象,研究了高炉煤气与焦炉煤气热量掺烧比协同分级配风对锅炉主蒸汽、再热蒸汽吸热量的影响。结果表明:仅掺烧高炉煤气或焦炉煤气对辐射换热量和对流换热量的分配作用相反;同时掺烧高炉煤气和焦炉煤气时,主蒸汽、再热蒸汽吸热量均以对流换热为主,总吸热量均增加;高炉煤气二次风门开度增大会使再热蒸汽吸热量增加,而对于主蒸汽,对流换热量的增加未能抵消辐射换热量的减少;主蒸汽和再热蒸汽的对流换热量均随着煤粉二次风门开度的增大而减少,且随着分离燃尽风(SOFA)风门开度的增大而增加。     

微富氧环境下混烧锅炉的传热特性研究

为解决混烧锅炉运行中出现的一些问题,以某300MW煤粉与高炉煤气混烧锅炉为研究对象,在混烧锅炉热力计算方法的基础上,对纯煤粉和掺烧高炉煤气2种燃烧工况在助燃空气不同氧气体积分数下进行热力计算,分析氧气含量变化对理论燃烧温度、炉膛辐射换热,烟道对流换热的影响,得出了可以通过提高助燃空气中氧气含量的方法来解决混合过程中出现的燃烧不稳定,煤粉燃烧不完全,热效率低等问题,而且无需改造锅炉各受热面。     

W型火焰锅炉内无烟煤掺烧优化数值模拟

对两种典型无烟煤进行了工业分析及热重试验,应用双混合分数（PDF）模型对不同无烟煤掺烧方式下直吹式制粉系统W型火焰锅炉进行了数值模拟,得到了炉内烟气温度场、氧体积分数分布场及烟气速度场.结果表明：两种无烟煤的工业分析参数基本相当,但可磨性和燃烧特性存在明显差异;在炉前掺烧方式下,炉膛温度、氧体积分数分布以及速度场均较对称,但煤粉燃尽率比分磨掺烧方式下明显偏低,炉膛出口烟气温度比分磨掺烧方式下偏高;在分磨掺烧方式下,磨煤机运行模式对燃烧经济性有较大影响;无烟煤与无烟煤也存在混煤掺烧优化的空间,分磨掺烧方式可提高燃烧经济性.     

炉内煤粉燃烧一维数学模型及其仿真

为了准确计算炉内煤粉的燃尽率,从研究煤粉粒子的燃烧机理入手,以炉膛内最复杂的燃烧器区域的煤粉燃烧过程为研究对象,通过合理简化煤粉中挥发分和焦炭的燃烧过程,建立了炉内煤粉燃烧沿高度方向上的一维宏观模型,在模型中考虑了煤粉燃烧过程中氧含量的变化,以单个煤粉颗粒燃烧的等密度模型为基础,通过多种煤粉粒径的燃烧过程反映煤粉燃烧的整体过程,推导出计算炉内煤粉燃尽率的显示公式,满足了实时仿真计算的要求。计算结果与实测数据和现有的文献相符,并对结果进行了分析。     

超细煤粉燃烧氮氧化物释放特性的研究

通过试验和数值模拟，对超细煤粉在一维热态煤粉炉内燃烧时煤粉粒度、炉膛温度、过量空气系数、煤种等因素对NOx释放特性的影响规律进行了研究。研究结果表明：超细煤粉NOx的排放浓度低于常规粒度煤粉；NOx的排放浓度，随过量空气系数的增加而明显增加；煤种不同，NOx释放规律不同，煤粉超细化后，龙口褐煤的排放量明显减少，晋城无烟煤则变化不大；NOx的排放浓度随温度的升高而升高，但温度升高到一定值后，NOx的排放浓度却呈现下降趋势。以超细煤粉作为再燃燃料，NOx的还原率将比常规粒度煤粉再燃有所提高，褐煤作为再燃燃料时，效果更明显。模拟计算与试验结果较为吻合。图6表2参2     

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     

旋流煤粉燃烧技术的发展

文中回顾了国内外旋流煤粉燃烧技术的发展,根据二次风的供入方式,一次风粉混合物煤粉浓度的不同将此类技术分为三类：普通型、分级燃烧型、浓缩型、浓缩型又分为高浓度型及浓淡型,总结了各种类型燃烧器在火焰稳定性、燃烧效率、ＮＯｘ排放、结渣、高温腐蚀、调节性能等方面的特点,指出浓淡型旋流煤粉燃烧器是我国旋流煤粉燃烧技术的发展方向。     

双燃料煤粉流化床复合燃烧锅炉的物质平衡与热量平衡

本文分析了双燃料粉流化床复事燃烧锅炉的物质平衡及热量平衡,得到了炉腔及空气预热器的物质平衡方程,沸腾层及煤粉炉膛的热平衡方程主炉膛出口过量空气系数,锅炉气体及未完全热损失,固体未完全损失的计算公式。     

空气深度分级对低挥发分煤燃烧过程影响的研究

通过数值模拟研究了在一维燃烧炉上燃用低挥发分煤的条件下,空气深度分级和煤粉细度变化对煤粉燃尽过程和NO_x排放的影响,得到了沿炉膛轴线方向上的温度、氧浓度和NO_x的分布,表明空气深度分级后燃烧后期的氧量增加,炉膛温度水平提高,而煤粉细度的提高使得上述效果更加明显,因而燃烧效率提高和NO_x排放降低,并通过实际燃烧试验验证了数值模拟结果.研究结果表明,对燃用低挥发分煤,采用空气深度分级技术和提高煤粉细度的措施,可以同时取得高效低NO_x排放的效果.     

煤粉锅炉微富氧燃烧技术应用研究

为研究煤粉锅炉微富氧燃烧改造的可行性,本研究对某企业热电事业部1台200 t/h高压煤粉锅炉进行了微富氧条件下的热力计算、数值模拟以及经济性分析。其中,数学模型的可靠性通过对比炉膛温度的测试数据与模拟数据(相对误差小于5%)进行了验证。研究结果表明:采用微富氧燃烧可以提高锅炉效率,在最大通氧率下锅炉效率提升了0.408 7%;煤的燃烧更加充分,炉膛内燃烧温度提高但不会烧坏燃烧器;采用工业流程中富余氧气进行微富氧燃烧改造可以降低锅炉运行成本,预计年节省开支104.53万元。总之,煤粉锅炉微富氧燃烧改造费用较低,易于实施,对于提升现有煤粉锅炉性能具有重要作用。     

煤粉燃烧时NOx析出规律的试验研究

在一维沉降炉上系统地考察了煤粉燃烧时NOx的沿程排放特性及其影响因素.试验表明,NOx的生成与炉温、煤粉粒度、煤种、过量空气系数等因素密切相关;在其它条件相同的情况下,NOx的生成浓度随过量空气系数的增大而增大;随着温度的升高略有增大;挥发分含量、氮含量高的煤种NOx的生成也相对较多;煤粉燃烧存在一个临界粒径(dc).当d＞dc时,其NOx浓度随粒径的增大而减小;当d＜dc时,其NOx浓度随粒径的减小而减小.(通过对NOx生成规律的分析研究,对今后低NOx燃烧技术的改进具有一定的指导意义.)     

旋流煤粉多相流动与燃烧一维数学模型及应用

为了发展和有效地进行旋流煤粉多相流动与燃烧数值模拟,作者在多连续介质模型的框架中建立了综合考虑气-固两相旋流流动,燃烧与传热的旋流煤粉燃烧一维数学模型。应用这一模型对涡旋燃烧炉环形通道内煤粉燃烧和气体燃烧的数值计算表明,该模型可快速有效地用于模拟旋流煤粉多相流动与燃烧过程,给出炉内温度、速度与浓度分布以及燃烧效率等主要参数。