高原地区燃气锅炉燃尽风技术数值模拟

针对HL75-2.5/260-Q型燃气锅炉在改造中引入燃尽风(OFA)技术,利用数值模拟分析了高原条件下的炉膛内部燃烧情况。在总风量不变的情况下,通过改变燃尽风喷口位置以及燃尽风的风量,对比分析了不同工况下的炉膛内部温度场以及NO_x浓度分布,探究了适合高原地区燃气锅炉运行的燃尽风技术改造方案。结果表明:在炉膛内部折焰角下部高温区域通入燃尽风,可以有效改善其高温区域集中的问题,降低NO_x的生成;在燃尽风风量为10%的工况下,该燃气锅炉NO_x排放较低。     

不同燃尽风风量对炉内燃烧影响的数值模拟

对某电厂对冲燃烧锅炉的炉内燃烧进行了数值模拟,在锅炉实际运行工况的基础上,通过改变燃尽风风量占二次风总风量的比例,得到其对炉内温度场和NOx排放质量浓度场的影响.结果表明:从锅炉安全运行考虑,燃尽风风量占二次风总风量的比例不应超过0.30;从NOx排放质量浓度考虑,燃尽风风量占二次风总风量的比例应该控制在0.23以上;综合考虑锅炉的安全性和NOx排放质量浓度,燃尽风风量占二次风总风量的比例应该控制在0.23~0.30.     

燃尽风喷口位置对NOx排放的影响

针对一台采用旋流式燃烧器的煤粉炉NOx排放质量浓度较高的问题,采用空气分级燃烧方式以降低NOx排放量,基于CFD软件平台,在额定负荷下,分别对3种不同燃尽风喷口位置的改造方案进行了炉内燃烧及污染物生成的数值模拟,并通过综合比较炉内各参数的变化确定了最佳燃尽风喷口位置．结果表明：燃尽风喷口位置的上移降低了主燃区氧气的体积分数,同时使炉膛内的最高温度降低了23～29K．燃尽风喷口位置对NO,的还原效果、出口烟气温度以及煤粉焦炭转化率的影响较大．当燃尽风喷口位置升高时,NOx质量浓度降低,炉膛出口烟气温度升高,煤粉焦炭转化率下降．经综合比较炉膛出口烟气温度、NOx质量浓度以及煤粉焦炭转化率得出,距最上层燃烧器7．7m处为最佳燃尽风喷口位置．     

高速燃尽风射流对NOx与CO协同控制的模拟研究

针对某75 t/h四角切圆煤粉电站锅炉采用深度空气分级脱硝后带来的CO浓度提升问题,提出了高风速燃尽风射流对NO_x与CO协同控制的方法。使用计算流体力学(CFD)数值模拟方法,研究了该技术的工作原理以及对火焰燃烧特性的影响。研究结果表明:(1)对传统空气分级,燃尽风风率从20%增加到40%时,锅炉出口NO_x质量浓度从450 mg/m~3降低到263 mg/m~3,同时折烟角处CO质量浓度从15.5 mg/m~3增加到428.3 mg/m~3;(2)采用高速燃尽风,燃尽风风率为40%,风速提高至82 m/s,可以保证NO_x与CO同时有效控制;(3)高风速对CO燃尽的原因,归因于在炉内形成一个大回流区,此处有氧浓度高、停留时间长、湍流强度高等特点,这些都促进了CO燃尽,模拟也表明高风速燃尽风喷射不影响炉内煤粉燃烧过程。该新工艺的提出与数值模拟研究,对深度空气分级脱硝与CO同时控制的工业应用有一定理论指导意义。     

新型中心给粉燃烧器及燃尽风系统在600MW机组锅炉的应用研究

针对某电厂一台采用斗巴LNASB燃烧器的600 MW机组超临界锅炉存在NOx排放量较高、燃烧器区喷口烧坏变形和结焦等问题。采用新型中心给粉燃烧器和燃尽风系统对锅炉进行改造。改造后的锅炉在600 MW负荷下稳定运行,锅炉NOx排放量降低了50.07%;飞灰含碳量和大渣含碳量分别为1.11%和1.08%,锅炉效率可达到93.51%。     

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。     

超临界塔式炉燃尽风对NO_x生成的影响

以某670 MW超临界塔式炉锅炉最大连续蒸发量(BMCR)工况为基准模型,对八角单切圆煤粉炉的分级燃烧进行数值模拟,研究了不同燃尽风率下NO_x的生成及分布特性,分析了NO_x的排放规律,并与现场实际运行测试数据进行比较.结果表明:当燃尽风率由0.040增大至0.207时,炉内峰值温度降低80K,出口NO_x质量浓度从535mg/m~3降低到373mg/m~3,说明燃尽风率变化对NO_x的影响较大;综合比较O_2质量分数和温度,实际运行中燃尽风率不宜超过0.2.     

燃尽风对炉内流动和燃烧过程影响的数值模拟

燃尽风作为降低锅炉NOx排放浓度的一个措施已在我国得到逐步推广应用。应用数值模拟方法，对1台600MW对冲燃烧煤粉锅炉，在满负荷下燃尽风对炉内流动、燃烧和传热过程的影响开展了研究工作。应用混合分数／概率密度函数法模拟湍流燃烧，用P-1辐射模型开展辐射传热模拟，利用拉格朗日／欧拉法处理气固两相间的动量、质量和能量交换，对挥发份的析出采用单步反应模型，采用动力／扩散反应速率模型模拟煤粉颗粒的表面燃烧。研究发现：一方面，燃尽风的应用改善了炉内气流的充满情况，延迟了煤粉燃烧过程氧气的供应，加强了炉内的还原性气氛，降低了炉内最高火焰温度，有利于降低NOx排放浓度；但另一方面。燃尽风的应用将导致煤粉燃烧效率下降。     

切圆煤粉锅炉墙式燃尽风技术的研究与应用

在某电厂330 MW四角切圆煤粉锅炉上应用墙式燃尽风技术,研究了该技术对NO_x和CO体积分数以及锅炉效率、汽温偏差的影响,并将通过改进模型所得的NO_x质量浓度计算值与实际值进行对比.结果表明:采用墙式燃尽风技术,通过合理配风,锅炉NO_x和CO等未燃尽可燃物体积分数均比常规角式燃尽风工况下低,在降低NO_x质量浓度的同时锅炉效率不变,并且在解决锅炉两侧汽温偏差方面具有良好的效果.     

负荷与燃尽风对NO影响的数值模拟

为研究负荷与燃尽风对NO排放的协同作用规律,对一台1 02 5 t/h煤粉锅炉的燃烧过程进行了数值模拟,分析了不同负荷下,投运、停运燃尽风时炉内的温度、热力型NO与燃料型NO的分布特性,将计算结果与实测结果进行了对比,结果表明,对于所研究的锅炉,燃尽风可更有效控制燃料型NO的排放,而且在100%负荷下效果更显著.在80%负荷下,燃尽风还可降低热力型NO排放;在100%负荷时,燃尽风的投入对炉内O2、CO影响显著;在80%负荷时,燃尽风对温度场影响更显著.     

不同煤种混煤燃烧时NO_x生成和燃尽特性的试验

在一维沉降炉上对无烟煤、贫煤、烟煤及其混煤的燃烧特性进行了研究,分析了不同因素对NOx排放量的影响,并讨论了不同过量空气系数、掺混比及一、二次风比例对燃尽率的影响,试验结果表明：当烟煤的掺混比例为25％,NOx的排放量较低,混煤燃烧时沿程分析结果表明,煤种特性的不同导致NOx排放时有不同的峰值。     

300MW四角切圆煤粉锅炉低氮燃烧的数值模拟研究

利用某商业软件对300 MW四角切圆煤粉锅炉炉内流动、传热、燃烧及污染物生成进行了模拟,预测了在现有常规燃烧器与燃烧器在多种改进条件下(主要为不同低位燃尽风率及高位燃尽风的布置高度等)炉内的NO_x生成情况。模拟结果表明:低位燃尽风率对NO_x的生成有一定的影响;高位燃尽风布置高度对NO_x生成特性有很大影响,随高位燃尽风高度的增大,NO_x整体排放水平和峰值都大幅下降,但高位燃尽风布置高度存在一个最佳值。     

燃尽风配风比例对1000MW超超临界锅炉炉内燃烧过程影响的数值模拟

基于Fluent商业软件平台,对1000MW单炉膛双切圆锅炉的燃烧过程进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。讨论了炉膛速度场与温度场的发展特点以及相互之间的协同性,同时也探讨了燃尽风投运比例对炉膛温度、炉膛充满度以及飞灰中未燃尽碳数量的影响,得到的经验性结论,可为电厂锅炉的优化运行提供参考。     

燃尽风率对四角切圆锅炉燃烧及NOx生成特性的影响

对某电厂一台300 MW四角切圆锅炉低氮改造后的NOx生成特性进行了数值模拟计算,分析了燃尽风率对NOx生成特性的影响。分析结果表明:燃尽风率增大时,在主燃烧区喷入空气量减少,导致煤粉燃烧不完全、温度降低;燃尽区的富氧氛围使未燃尽的煤粉进一步完全燃烧;主燃烧区的还原性氛围使得该区域NOx会随着燃尽风率的增大而减少;燃尽区的高温以及较低的CO浓度降低了该区域的还原性氛围,使NOx排放量增加。综合考虑NOx排放和消旋效果,该炉型锅炉采用30%的燃尽风率是比较合理的。     

燃尽风速的改变对锅炉炉膛内燃烧过程影响的数值模拟

借助计算流体力学软件Fluent,选择合理的数学模型,对1台600MW燃煤锅炉的燃烧过程进行的数值模拟。研究燃尽风风速改变对炉内温度场和混合特性的影响。结果表明:燃尽风风速增大时,炉内气流的旋转强度随之增强,燃尽风的穿透程度随之加强,相对容易穿透到炉膛中心,从而使得烟气与煤粉的混合加剧,有利于增加煤炭燃烧的效率;在一定条件下,随着燃尽风速的增加,炉膛中心的高温区域面积增加,而且相对集中;当燃尽风速增加时,锅炉烟气出口温度随之降低;燃尽风风速为50m/s时炉内燃烧状况最佳。     

燃尽风配风率对炉膛出口烟气温度的影响

以某1000 MW超超临界双切圆燃煤锅炉为模型,利用Fluent软件对烟煤分级燃烧后炉膛出口烟气温度进行了数值计算和分析,并将计算结果与实际改造后的数据进行比较.结果表明:在一定燃尽风配风率下,该锅炉燃烧烟煤时燃尽风配风率提高会导致燃烧中心升高,使分离燃尽风(SOFA)层以上的烟气冷却段缩短,进而导致炉膛出口烟气温度升高.通过对炉膛出口烟气温度公式中的火焰中心系数M进行修正,计算结果基本能满足实际工程改造的需要,具有一定的工程应用价值.     

零碳燃料对燃气锅炉燃烧过程调控作用

利用小型化模拟炉膛开展了零碳燃料氢气对燃气锅炉燃烧过程调控作用实验研究,研究了掺氢比对炉膛内部预混火焰宏观形态、炉膛温度均匀性、炉膛污染物排放规律的影响,并总结了CO及NO_x的排放规律。实验结果表明：随着预混当量比增加,纯甲烷火焰长度逐渐缩短;对于20%掺氢火焰,随着预混程度的提高,火焰长度降低明显;不同火焰条件下,炉膛温度只由燃烧功率控制;改变燃烧条件时,处于壁面附近位置的温度变化较为平稳,而靠近火焰处温度变化较大;天然气中掺入氢气,燃烧时可以有效降低未燃CO排放;在相同预混程度下,全局当量比减小导致未燃空气增加,热量被稀释,火焰温度降低,热力型NO_x的生成降低;随着掺氢比的增加,燃烧时火焰温度升高,导致热力型NO_x排放增加。     

空气分级燃烧技术中两级燃尽风技术试验研究

本文以神木烟煤和阳泉贫煤为试验对象，在一维火焰炉上对其进行了空气分级燃烧技术模拟试验研究。试验结果表明，与通常的空气分级技术相比较，燃尽风分两股送人炉内不仅能有效降低NOx的排放量，还能很好的降低飞灰可燃物含量，取得更佳的脱硝效果和燃尽效果。     

600MW煤粉锅炉低NO_x排放模拟及墙式高位燃尽风途径NO_x生成机理探究

为探究空气分级燃烧对NOx生成的影响,针对某台600MW超临界锅炉,基于ANSYS-Fluent软件对其流动、传热、燃烧及NOx生成进行了多组工况数值模拟,得到了炉膛内烟气速度场、温度场和燃烧产物组分浓度分布等。结果表明,炉膛充满度良好,燃尽风工况中主燃区氧浓度较低,CO浓度高,有利于降低氮氧化物的生成。主燃区燃烧在缺氧环境下进行,合理优化墙式高位燃尽风与主燃区氧量配比是关键。随着高位燃尽风风率提高,炉膛平均温度有所下降,但出口NOx并不随风率单调下降,而是在23%时达到最低排放值。     

燃尽风射流形式对墙式对冲煤粉锅炉低氮燃烧改造的影响

采用数值模拟方法对某330 MW亚临界墙式对冲煤粉锅炉低氮燃烧改造进行了研究,在燃尽风风率、喷口中心距最上层煤粉燃烧器的高度及喷口面积保持一致的条件下,分析了不同燃尽风射流形式对炉内高温黏性火焰的穿透能力及改造工况燃尽率和NOx生成情况的影响.结果表明:圆形直流燃尽风的穿透能力最强,矩形直流燃尽风次之,同心圆式的内直外旋燃尽风最弱;圆形直流燃尽风在炉膛高度横截面上射流根部的覆盖范围和沿烟气流程的气流层厚度综合水平最低,CO浓度最高;内直外旋的燃尽风射流形式由于射流后期与高温烟气混合剧烈,燃尽特性最好,炉膛飞灰含碳量最低;3种射流形式的燃尽风对NOx浓度几乎没有影响.