对冲旋流燃烧锅炉组合式贴壁风运行参数优化的数值模拟

以某600 MW超临界对冲旋流燃烧锅炉组合式贴壁风系统为研究对象,采用数值模拟方法分析了贴壁风取风方式、风率和喷口风速等运行参数对水冷壁近壁区烟气中氧体积分数、锅炉NO_x排放质量浓度和未燃尽碳质量分数的影响。结果表明:组合式贴壁风可以显著改善对冲旋流燃烧锅炉左右两侧墙水冷壁近壁区气氛,高温腐蚀发生倾向性较大区域所占比例可减小至20%以下;综合考虑机组运行的经济性、环保性和安全性,模拟所得机组的最佳运行工况选取贴壁风风率为4.00%,前后墙贴壁风喷口风速为20 m/s,贴壁风的取风方式为从燃尽风取风。     

对冲旋流燃烧锅炉贴壁风布置方式对比研究

以对冲旋流燃烧锅炉3种主流布置方式(前后墙布置方式、两侧墙布置方式和全墙组合布置方式)贴壁风为研究对象,采用数值模拟方法,分析了加装3种布置方式贴壁风后锅炉侧墙近壁区还原性气氛、炉膛出口NOx排放质量浓度以及未燃尽碳质量分数的变化.结果 表明:虽然3种布置方式贴壁风均可提高侧墙水冷壁近壁区O2体积分数,降低H2S、CO体积分数和未燃尽碳质量分数,但各自覆盖范围存在很大差别;在贴壁风风量相同的条件下,全墙组合布置方式贴壁风可将侧墙水冷壁近壁区O2体积分数大于2.0％的区域面积扩展到总面积的83.84％,远高于其他2种布置方式下(61.38％和68.80％);加装全墙组合布置方式贴壁风后侧墙水冷壁近壁区O2体积分数平均值由0.25％升高到2.5％以上,H2S体积分数平均值降低70％以上,CO体积分数平均值约降低65 ％,锅炉效率、过热器和再热器减温水质量流量、SCR入口NOx质量浓度以及飞灰含碳质量分数等未见明显变化.     

530MW超临界机组对冲燃烧锅炉低氮燃烧贴壁风系统数值计算

为了有效预防水冷壁高温腐蚀、控制NO_x排放量,进行了某墙式对冲燃烧锅炉燃烧器低氮配风优化设计与改造,在主燃烧区加装"非对称矩形高速直流贴壁风"系统.结果表明:实测水冷壁贴壁气氛大幅改善,贴壁O_2体积分数明显升高,由0.3%升高至3.0%;炉膛前后墙贴壁烟温呈下降趋势,降幅100K左右,有效降低了水冷壁高温爆管风险.     

超超临界机组锅炉贴壁风系统的数值模拟及工程验证

为了解决某660 MW超超临界对冲燃烧锅炉的高温腐蚀问题,提出了前后墙布置高速直流贴壁风改造方案,并采用计算流体力学理论对该方案进行数值模拟。改造前的锅炉温度沿高度分布、主燃区水冷壁贴壁气氛等模拟数据与实测结果基本符合,验证了模拟的准确性。结果表明：当贴壁风率较低时,由于炉膛内温度高、烟气粘度大,射流穿透力不足,效果较差;当贴壁风率达到3%以上时,射流动量和初始速度增大,射流刚性增强,能够抵达高温腐蚀区域;贴壁风对炉膛中间主体区域的气体组分影响不大,仅提高了侧墙贴壁区域的氧化性气氛,使具有高温腐蚀倾向的水冷壁面积大幅减少。实际改造结果表明,该方案对改善主燃区高温腐蚀区域的贴壁气氛效果显著,贴壁O₂体积分数由1.0%提高至2.7%左右,而还原性CO和H₂S的体积分数降幅分别达到70%和85%。     

超超临界参数锅炉贴壁风改造方案设计及工程应用

针对1台存在严重高温腐蚀问题的660 MW超超临界参数锅炉进行了贴壁风方案设计及工程应用研究。首先,对改造前水冷壁区域的贴壁气氛进行了测试,发现主燃区侧墙处于很强的还原性气氛,是发生严重高温腐蚀的主因。随后,提出了高速直流贴壁风改造方案,在前后墙各布置4层喷嘴,采用一次风为风源,以10°夹角斜向送入高温腐蚀严重的区域,并采用数值模拟对该方案的实施效果进行预测分析。最后,在该锅炉上实施了改造方案,进行了现场实际测试,发现改造后主燃区贴壁O₂体积分数度由1.0%大幅提高至2.7%左右,同时CO和H₂S浓度分别降低了约70%和85%,效果显著。测试结果还表明,贴壁风系统的投运未对锅炉性能和尾部污染物排放特性产生影响。     

对冲燃烧锅炉防高温硫腐蚀改造的数值研究

针对某600MW超临界对冲燃烧锅炉在低氮技术改造后侧墙壁面出现明显的还原性高温硫腐蚀现象,采用在侧墙添加贴壁风装置方案,并对添加贴壁风装置前后工况进行了全炉膛数值模拟,分析了侧墙壁面附近的烟气成分分布以及贴壁风对炉内燃烧和高温硫腐蚀的影响.结果表明:未添加贴壁风装置的原始工况下,壁面附近CO主要集中在侧墙中心,且O2体积分数较低,模拟所得还原性区域与实测腐蚀位置吻合良好;添加贴壁风装置后,侧墙CO体积分数明显下降,O2体积分数明显升高,壁面的还原性气氛得到有效改善,且此方案对炉内燃烧和污染物排放的影响较小.     

贴壁风对300MW锅炉炉内燃烧影响的研究

为了防止燃烧器下流水冷壁发生高温腐蚀现象,在主燃区上部布置二次风喷口两侧布置贴壁风。利用流体仿真软件,对锅炉贴壁风工况下的炉内速度、温度及组分分布进行了数值模拟计算,重点分析贴壁风对切圆、侧壁区还原性气氛的影响。结果表明,贴壁风扩大了水冷壁区域的氧气覆盖范围,提高了氧气的浓度,降低了还原性气氛的浓度。贴壁风引入后速度场分布无明显变化,对燃烧无明显影响。     

660 MW超超临界锅炉高速贴壁风改造技术研究

针对某660 MW超超临界对冲燃烧锅炉因长期燃用高硫煤,炉内发生高温腐蚀,导致水冷壁迅速减薄现象,进行了从一次风母管引出贴壁风吹向侧面水冷壁的改造.改造后通过测试证明,投入贴壁风后贴壁处氧量有明显提高,平均CO浓度下降66.9％,平均H2S浓度下降86.3％,H2S平均值可控制在200 mL/m3以下,缓解高温腐蚀效果...     

侧墙开槽式贴壁风对锅炉水冷壁高温腐蚀模拟研究

为有效应对燃煤电厂水冷壁高温腐蚀问题,以某600 MW墙式对冲锅炉为研究对象,运用数值模拟方法考察了贴壁风风速对水冷壁附近的温度与气氛影响,同时对比分析了添加贴壁风前后锅炉的运行状况。结果表明：所添加的贴壁风能够达到覆盖侧墙壁面的效果,可以大幅度提升侧墙附近的O₂体积分数,削弱侧墙壁面附近的还原性气氛。在有效缓解水冷壁高温腐蚀问题的同时,不会对炉内燃烧和污染物排放产生较大影响。适当的调整贴壁风风速,可以应对机组不同负荷下的水冷壁高温腐蚀问题。     

旋流对冲燃烧锅炉整炉膛数值模拟与工程应用研究进展与展望

旋流对冲燃烧锅炉中常采用分级送风来实现低NOx燃烧,会造成炉膛内02体积分数减小、还原性气体体积分数增大,极易诱发锅炉水冷壁高温腐蚀现象.为此综述了大型旋流对冲锅炉低NOx燃烧技术所导致的高温腐蚀现象及贴壁风改造数值模拟研究现状,发现目前大型旋流对冲燃烧锅炉数值模拟中普遍存在使用未考虑灰层的焦炭燃烧模型及在全炉膛数值模...     

炉内流场对水冷壁高温腐蚀影响的数值模拟分析

采用气－固两相流动数值模拟方法,分析了１０００ｔ／ｈ直流锅炉水冷壁高温腐蚀的原因,指出直流燃烧器前后墙矩形布置导致烟气贴壁,不合理配风使壁面附近缺氧是造成水冷壁高温腐蚀的主要原因。     

超超临界对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀燃烧调整技术研究

前后墙对冲旋流燃烧锅炉由于炉内燃烧组织方式和炉膛结构特点,水冷壁高温腐蚀主要发生在主燃区和还原区的左右两侧墙上,通过锅炉的摸底工况试验,诊断锅炉运行存在的问题,在此基础上进行燃烧优化调整,降低了水冷壁近壁区域烟气中还原性气体和腐蚀性气体的含量,以此来减缓水冷壁高温腐蚀的速率.     

660MW超超临界旋流对冲燃煤锅炉NOx分布数值模拟

利用AnsysFluent14．0软件对某电厂660MW超超临界旋流燃煤锅炉进行NOx生成规律的数值模拟,并将数值模拟结果与现场实际测量结果进行了比较．结果表明：数值模拟结果与现场实际测量结果吻合较好,验证了数值模拟结果的有效性;第1层燃烧器区域生成NOx的体积分数比其他2层高,燃烧器出口附近NOx的体积分数迅速升高到0．001;从第1层燃烧器开始沿炉膛高度方向,NOx体积分数逐渐降低,炉内NOx体积分数最高的区域位于后墙第2层燃烧器上方．     

射流间距对高温空气燃烧影响的数值研究

以高温空气燃烧技术为应用背景,对多股射流燃烧器的燃烧特性进行了数值模拟,讨论了燃料与空气射流喷口间距对燃烧特性的影响.采用标准的k-ε双方程模型计算流场,采用β函数的PDF燃烧模型计算气体燃料的燃烧,采用离散坐标法模拟辐射换热过程.NOx模型为热力型NOx,炉膛尺寸为800mm×800mm×1400mm,燃料喷口为圆形,直径为10mm,位于中心.空气喷口设计为5个等面积的圆形置于燃气喷口周围.计算结果表明,由于射流之间的相互作用,在炉膛后面存在回流区.烟气的回流一方面加强了燃料和空气的混合,使温度分布更为均匀,同时改变了炉膛空间内的燃料和氧的浓度分布,从而影响燃烧强度和NOx的局部生成.当燃料射流喷口与空气射流喷口的间距增大时,能有效地延缓燃料和空气的混合,烟气回流将会增加燃烧室内气体的混合程度,降低燃烧室内局部氧浓度,有利于扩大低氧区域,扩大燃烧区域,并且使炉膛温度变得均匀,减少局部高温区,降低NOx的生成.I=2.5时的NOx排放浓度为45×10-6.     

新型贴壁风装置的结构设计及优化模拟

提出一种用于防止电站锅炉水冷壁高温腐蚀的新型贴壁风装置,对其原理和特点进行了详细说明,并基于Fluent平台、利用Realizable k-ε湍流模型对贴壁风装置的结构和性能进行了优化.结果表明:翅片相对间距l/L＝0.5、短翅片相对高度a/A＝0.7、长翅片相对高度h/H＝0.9时,新型贴壁风装置的性能最优;水冷壁管金属物性对其性能的影响可以忽略;喷口材料物性对其性能影响很小;贴壁风温度越低,装置性能越好;该新型装置能明显降低贴壁风用量,降低喷口温度.     

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.     

某600 MW锅炉高温腐蚀和烟温偏差控制的数值模拟研究

某600 MW四角切圆锅炉低氮燃烧改造后一直存在炉内高温腐蚀和两侧再热汽温偏差大的问题,对炉内贴壁气氛进行试验测试并进行数值模拟计算。结果表明:炉内局部还原性气氛尤为浓烈,特别是4号角区域,局部CO体积分数达到了12%; SOFA风量降低至总风量的20%后,炉内CO和H_2S体积分数明显减小,出口NO_x体积分数上升幅度在20%以内; 4号角二次风量低亦是再热汽温偏差较大的主要原因。在锅炉实际运行中降低燃尽风率、加大4号角二次风量,两侧汽温偏差均小于3℃,贴壁区域局部过强还原性气氛亦得到改善。     

高温空气燃烧中燃气/空气速度比对NOX生成的影响

尽管高温空气燃烧技术被广泛地应用于工业炉中,但对高温空气燃烧的火焰特性以及氮氧化物生成机理还不是很清楚.研究目的是使用数值模拟方法来分析燃气/空气喷射速度比对NOx生成的影响.结果表明随着燃气/空气喷入速度比的增大,火焰峰值温度略有上升,但炉内温度分布趋于均匀,NOx的排放量从Vfuel/Vair=0.6时的202×10-6(3%O2)下降到Vfuel/Vair=2.4的111×10-6.另外进行了非稳态燃烧过程数值模拟,表明仅在烧嘴换向瞬间,火焰峰值温度波动较大,而炉内平均温度和NOx的排放量波动不大.     

前后墙对冲燃烧方式锅炉风门挡板控制策略

本文对前后墙对冲燃烧方式锅炉的风门挡板控制策略进行了阐述,主要包括过燃风控制,二次风控制和氧量修正控制,从基本原理角度解释了逻辑和运算过程,对于改善和优化风门挡板控制策略和降低锅炉燃烧产生的N0x有着重要意义。     

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。