130 t/h四角切圆煤粉炉低氮燃烧改造的试验研究及数值模拟分析

运用试验研究及数值模拟方法,分析了130 t/h四角切圆煤粉炉进行低氮燃烧改造后,空气分级对炉内火焰特性、NO_x排放和灰渣结焦的影响。研究表明:分离燃尽风(SOFA)比率为24. 8%时,燃烧器区域的平均燃烧温度下降120℃,SOFA风上部的烟气温度上升80℃;改造后锅炉NO_x排放量下降了36. 4%; CFD数值模拟与NO_x实测排放的相对误差在±5%以内,证明了数值模拟的可靠性;随着SOFA比率的增大,燃烧器上部火焰切圆直径增大,较高温度下灰中结焦液体含量增多,反映了炉内SOFA风上部炉壁更易结焦,这与实际情况相符。     

超临界W火焰锅炉经济性优化的燃烧调整试验研究

针对贵州某发电公司2号锅炉飞灰含碳率及排烟温度较高的状况,进行了原因分析和燃烧调整。通过分析发现,前述问题的主要原因是煤粉过早着火,造成火焰下冲受阻导致其行程变短,火焰中心上移,煤粉在炉内的有效停留燃烧时间减少。针对上述原因,调节了乏气缩孔开度及煤粉细度,并结合了内外二次风开度、二、三次风配比及三次风入射倾角的优化。燃烧优化后:煤粉着火推迟,加强了火焰的下冲,增加了烟气行程,并降低了火焰燃烧中心,飞灰含碳率及排烟温度大幅下降,锅炉效率得到了提升。     

热一次风做高速燃尽风的燃煤锅炉低NOx燃烧改造试验

为了优化锅炉运行,降低炉内NO_x排放量,对某现役350 MW机组锅炉利用富余一次风作为高速燃尽风的改造进行了现场试验,得到改造前后脱硝系统入口处的温度场分布和燃烧产物的组分浓度分布,分析了高速燃尽风对脱硝入口温度场、CO场、O_2场和NO_x场的影响。结果表明:高速射流燃尽风投用后,锅炉燃烧效率和改造前基本一致,炉膛出口温度分布和氧量分布都较为均匀,NO_x排放量明显降低。改造后NO_x(折算到6%氧)为364.65 mg/m~3(ABCD四磨同时运行的100%负荷下)和242.60 mg/m~3(ABC三磨同时运行的75%负荷下),比改造前约降低了33～53 mg/m~3,说明高速燃尽风技术能切实有效地深度降低NO_x。     

山西无烟煤空气分级燃烧NOx排放特性试验研究

采用自建的20 kW煤粉燃烧自维持一维试验炉系统进行了山西无烟煤空气分级燃烧和NO_x排放特性试验。结果表明:该系统能够实现煤粉气流在炉内自维持稳定燃烧,可有效地模拟煤粉锅炉炉内的流动、燃烧以及NO_x生成的全过程;单级空气分级燃烧时,增加空气分级深度有利于提高NO_x还原效率,NO_x还原效率最高可达51.7%;随着空气分级深度的增加,最佳燃尽风喷口位置向上偏移;通过合理配置燃尽风喷口位置及燃尽风量比例,多级空气分级燃烧时的NO_x还原效率将高于单级空气分级燃烧,可达60%。     

采用缝隙式燃烧器的W火焰锅炉燃烧调整试验研究

针对某电厂采用缝隙式燃烧器的W火焰锅炉高负荷下存在的飞灰含碳量高、屏式过热器超温严重、侧墙结渣严重、排烟温度过高及炉膛前后墙出现偏烧等问题,对锅炉的配风方式和炉膛出口氧体积分数等进行燃烧调整,并提出了相应的优化运行方式.结果表明:优化后的运行方式为中间二次风开度控制在85%,两侧二次风开度控制为90%,三次风开度减小到40%,内二次风保持原工况不变,外二次风开度增大至50%,炉膛出口氧体积分数控制在3%~3.5%,乏气缩孔开度关小至30%;优化后过热器超温问题得到解决,飞灰含碳质量分数降低了7.5%左右,排烟温度降低了8K左右,锅炉效率达到设计值,燃烧经济性显著提高,有效缓解了侧墙结渣和前后墙偏烧的程度.     

600MW锅炉双尺度低氮改造后的燃烧特性及其机理分析

结合大容量锅炉分区热力计算和全炉膛温度压力简化动态模型思想,以能量守恒定律和辐射换热理论为基础,针对某电厂600 MW锅炉建立改造前和双尺度低氮改造后炉膛三区机理模型,通过Simulink软件仿真炉膛纵向空间燃烧特性.采用Fluent软件模拟炉内横向空间温度和速度场变化,并对双尺度低氮改造技术进行了较全面的机理分析.结果表明:低氮改造后由于二次风射流方向偏斜,使得一次风与二次风旋流方向相反,旋流区横向增大、纵向缩短,从而部分区域燃烧效率提高,NO_x排放量显著减少,但却具有燃烧过程惯性增大、升负荷适应性下降的缺陷.     

切圆燃烧锅炉中煤粉射流中下游燃烧组织的优化研究

针对我国大多数切圆燃烧锅炉在低氮燃烧改造后出现水冷壁高温腐蚀和结渣问题,在已有研究技术的基础上,提出了一种不同于贴壁风的新型墙式风燃烧辅助系统,将主燃区二次风在水平方向进一步分级,增加直接进入煤粉射流中下游的墙式风,对某600 MW切圆燃烧锅炉进行改造。运行试验表明:墙式风可以有效改善水冷壁附近还原性气氛,提高炉膛燃烧区整体温度水平,过热器和再热器减温水量明显减小,NO_x排放量有所降低,锅炉燃用低灰熔点煤的能力得到了提高。     

600 MW W型火焰锅炉拱上二次风低NO_x燃烧特性的数值模拟及优化

对一台600,MW W型火焰锅炉拱上QA/QC(A层二次风总流量与C层二次风总流量之比)二次风不同比例对锅炉燃烧及NOx排放影响进行了数值模拟,并对A、C二次风开度进行了工业试验研究.模拟结果与试验结果符合较好,模拟研究结果表明,随着QA/QC二次风比例减小,炉拱区域回流区增大,煤粉气流着火距离缩短,燃烧稳定性增强,下炉膛区域火焰充满度提高,平均温度增加;炉拱煤粉火焰下冲深度增加,煤粉燃尽率增加,飞灰含碳量降低;而在拱下着火及燃烧区的空气分级程度减弱,NOx生成和排放量增加.工业试验表明,增加A风开度时,尽管机械不完全燃烧损失减小,锅炉效率有所增加,但NOx排放量明显增加.随着炉拱C二次风开度的增加,不仅锅炉效率降低,NOx排放量也明显增加.兼顾燃烧设备安全性、建议在同类型锅炉优化运行时,尽量将A风及C风开度设置在10%,以下,有利于提高运行经济性和降低NOx排放量.     

双通道浓淡与乏气OFA组合煤粉燃烧器的试验研究

为解决某电厂100 t/h四角切圆煤粉炉燃烧效率低、燃烧不稳定的问题,采用双通道浓淡与乏气OFA(燃尽风)组合煤粉燃烧器进行技术改造,其特点为上一次风双通道上下浓淡、下一次风水平浓淡并且集中布置,乏气通过OFA送入炉内。冷态结果表明;该改造方案炉内气流充满度好,气流量不偏斜刷墙;一次风喷口有明显的回流区,并随着腰部风开度的增大向炉膛中心移动,回流区半径减小;热态测试结果表明:热效率提高了3个百分点,50%低负荷稳燃,NOx排放量为260 mg/m3(折算到氧量6%)。     

燃尽风对燃气锅炉燃烧特性影响的模拟研究

针对某台额定蒸发量为75 t/hπ型燃气锅炉NO_x排放量较高的问题,在过量空气系数为1.2的条件下,采用空气分级低氮燃烧方式对其进行改造,在燃气流量一定的条件下分别对原工况以及5种不同燃尽风风量改造方案下炉内温度分布、氧气及NO_x质量浓度分布进行数值模拟,确定了较优的燃尽风风量占比。结果表明:在NO_x质量浓度最高的区域添加燃尽风,新鲜冷空气加入明显降低了炉膛内高温区域的平均温度,有利于降低NO_x的生成;综合考虑炉膛内温度分布及出口截面NO_x排放质量浓度,燃尽风风量占比为10%的改造方案较优。     

W型火焰锅炉配风方式对NO_x排放和经济性影响的试验研究

针对某发电厂W型火焰锅炉进行了配风方式及炉底漏风的试验研究,分析了配风方式对锅炉NO_x排放及锅炉经济性的影响,以及炉底漏风对锅炉经济性的影响。研究结果表明:在总风量一定的条件下,减少上二次风通风量,增大下二次风通风量,可以有效降低NO_x的排放浓度,NO_x的排放浓度由742.83 mg/m~3降低到638.44 mg/m~3,减少了104.39 mg/m~3,降低了14%,而锅炉效率基本保持不变;关闭排渣机的排渣门和冷却风门,可使排烟温度降低约10℃,提高了锅炉的经济性。     

75t/h煤粉锅炉低氮改造及燃烧试验调整

针对某化纤厂自备电厂75 t/h煤粉锅炉氮氧化物排放量高,低负荷燃烧不稳定,炉膛出口烟温偏差大等问题,采用低NO_x燃烧器和空气分级,切圆减小,风包粉等技术对煤粉锅炉进行改造。低氮改造后进行燃烧调整试验,试验结果表明:使锅炉NO_x排放从700 mg/m~3降低到400 mg/m~3,脱氮效率达到了43%;锅炉的飞灰含碳量和炉渣含碳量与改造前基本持平;改造后锅炉的排烟量相比改造前低、左右烟温偏差减小、低负荷稳燃效果好;锅炉效率与改造前持平。     

75t/h乏气送粉煤粉锅炉低氮燃烧改造

针对某电厂1#锅炉NO_x排放量过高、炉膛出口烟气温度偏差较大以及水冷壁结焦问题,采用低氧燃烧、增加燃尽风、深度空气分级等技术,对某电厂1#锅炉实施改造,改造后进行冷态试验和燃烧试验调整。改造后,经过配风试验,假想切圆达到设计要求,其他各参数也基本符合设计要求。1#炉改造前的NO_x排放值是700~850 mg/m~3(标态、干基、6%O_2),改造后降低到300 mg/m~3(标态、干基、6%O_2)以下,脱硝效率达到55%。锅炉的炉膛出口烟气温度偏差,也从改造前的大于100℃降低至50℃以下。经过持续的观察,炉膛水冷壁基本光滑无结焦,喷口附近有少量松散浮灰,可以轻易打掉,总的来说,锅炉改造后,达到了改造前的预想结果,改造是比较成功的。     

低氮燃烧改造技术在中小型煤粉锅炉中的应用

以中小型煤粉锅炉为研究对象,考察分级燃烧技术在HG-266/9.8-YMI型锅炉低氮燃烧改造中应用情况。在炉膛下部采用WR型燃烧器形成主燃区,控制该区域过量空气系数α为0.85~0.9;在炉膛上部加装两层分离式火上风(SOFA)形成燃尽区,燃尽风率约为20%,从而实现分级燃烧。此外,结合改造后锅炉燃烧调整试验,在80%及95%锅炉负荷下,着重考察炉膛与风箱压差Δp、氧量O2、配风方式及制粉系统投运模式等运行因素对锅炉NO_x排放量的影响,明确锅炉最佳运行方式。结果表明,炉膛与风箱压差Δp维持在1 500~1 800 Pa,氧量O2控制在3.5%附近,并采用缩腰形配风方式,可使该锅炉在单磨运行时,NO_x排放量降低至346.4 mg/m3(标态);而在双磨运行时,NO_x排放量降低至387.4 mg/m3(标态)。     

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.     

600 MW切圆锅炉LNCFS系统低NO_x燃烧特性数值研究

通过数值模拟研究了不同燃尽风配风方式对600 MW四角切圆锅炉炉内流动、燃烧以及NO_x生成的影响。结果表明,采用LNCFS深度空气分级低NO_x燃烧系统,NO_x排放量可控制在400 mg/m~3(6%O_2)以下,较好地抑制了燃烧过程中NO_x的生成。深度空气分级燃烧方式主要通过抑制主燃区内挥发分NO_x的生成来控制最终的NO_x排放,但对焦炭燃尽后期NO_x生成影响较小。伴随剩余煤粉的燃尽,NO_x生成量又有所反弹,影响了炉膛出口最终的NO_x排放量。     

煤粉锅炉不同负荷下分级燃烧降低NO_x的试验研究

对一台130 t/h煤粉锅炉进行了分级燃烧技术低氮氧化物排放改造,针对低负荷、满负荷和超负荷的不同工况进行试验研究,以寻求合理的配风方案,满足锅炉的稳定运行与NO_x排放控制的双重标准。试验结果表明:锅炉原先的NO_x排放量为800 mg/m~3左右,经改造后,在低负荷(110~125 t/h)下,上部燃尽风开度90%,中二次风8%,NO_x排放值可低至360 mg/m~3;在满负荷(126~139 t/h)条件下,上燃尽风开度80%,中二次风40%,NO_x排放值可低至360 mg/m~3;在超负荷(140~150 t/h)下,燃尽风开100%,中二次风80%,NO_x排放值可低至340 mg/m~3。针对不同工况下分别寻求最佳配风设置,这对合理使用低NO_x燃烧器、降低氮氧化物排放具有重要意义。     

300MW四角切圆燃烧锅炉低氮燃烧优化改造研究

针对某一电厂300MW四角切圆燃烧锅炉NO_x排放浓度高的问题,对锅炉制粉系统、燃烧系统进行了改造。将锅炉制粉系统由原来的钢球磨热风送粉系统改为乏气送粉系统,主燃烧器相应改造,同时在主燃烧器上方增加一段分离燃尽风燃烧器。改造后,锅炉NO_x排放浓度有较大幅度下降,效率也未有明显降低。     

350MW英巴W火焰炉炉内流动和燃烧特性研究

在1∶15冷态模化试验台上对一台350 MW英巴W火焰炉进行了不同分级风率(14%、20%和25%)下的冷态模化试验,并在实炉上开展了不同分级风挡板开度(25%、35%和45%)下的大型热态测试.结果表明:冷态模化试验中各工况下炉内均呈现"前长后短"偏斜流场,且随着分级风挡板开度的增大,流场偏斜加剧;3个分级风挡板开度下炉内均呈现前墙侧烟气温度明显高于后墙侧的不对称燃烧特征,这与该炉型拟形成对称W形火焰的燃烧设计理念相悖;炉内烟气温度高、下炉膛空间大和分级燃烧程度低,使得锅炉在维持良好燃尽的同时,NOx排放质量浓度高达1 594~1 707mg/m3;综合冷态模化试验结果和工业试验测试,分级风挡板开度以35%为宜,此时分级风率约为18%.     

CFB锅炉设计煤种燃烧特性试验研究

在3 MW循环流化床(CFB)燃烧试验台上,进行了某CFB锅炉设计煤种在不同负荷和一、二次风配比下的燃烧试验,研究了床温和投入石灰石对炉内燃烧稳定性以及污染物排放特性的影响.结果表明:设计煤种着火温度为436℃,床温在780℃时炉内仍能保持稳定运行;投入石灰石能有效提高炉内脱硫效率,但会使燃烧效率降低;中断给煤10min后重新给煤,仍可自行恢复到正常运行工况;设计煤种自脱硫效率可达38%,当Ca与S物质的量比为3.7时,床温发生波动时脱硫效率为88.2%~95.1%;负荷和一次风率对炉内NO_x生成量影响较大,通过调节负荷和一次风率,NO_x排放质量浓度可降至100mg/m~3以下.