600MW亚临界锅炉富氧改造热力学性能及?分析

利用锅炉热力计算和?分析的方法对某600 MW燃煤锅炉在不同O_2/CO_2气氛下进行锅炉热力特性和?效率计算,并与空气气氛下锅炉热力特性和?进行比较。结果显示:在富氧燃烧条件下,锅炉排烟量和排烟热损失有所减少,锅炉效率有所增加,同时锅炉的辐射和半辐射受热面的烟气侧换热系数增加。O_2/CO_2中氧气分压处于25%～30%之间时,锅炉的理论燃烧温度和炉膛出口温度与空气气氛相似。富氧条件下锅炉?效率提高1%左右,且?损失大部分发生在传热和燃烧过程中。     

不同O2/CO2比例气氛下富氧燃烧锅炉热力计算对比分析

采用富氧燃烧可以显著减少阻燃空气量以及烟气中非可燃气体含量,使得锅炉节能减排更加有效.不同的O2/CO2气氛下,富氧燃烧锅炉的燃烧状况随之变化,随着氧浓度的升高,炉膛内燃烧强度增强,理论燃烧温度升高,炉膛内辐射吸热量增加.介绍了富氧燃烧技术的基本特点,分析了不同O2/CO2比例气氛下富氧燃烧锅炉结构的不同,通过计算找到合适比例气氛下的富氧燃烧锅炉.     

增压富氧锅炉高温对流受热面换热规律研究

以某台300 MW燃煤锅炉为研究对象,运用Aspen Plus软件确定煤粉在常规空气、常压富氧和增压富氧燃烧气氛下生成的烟气物性,采用Fluent软件,结合离散坐标辐射模型(DOM),对3种燃烧气氛下高温再热器和高温过热器处的烟气流速、对数平均温差、传热系数、管壁温度分布和管圈内蒸汽焓增等参数进行数值模拟.结果表明:燃烧气氛由常规空气变为常压富氧再到增压富氧的过程中,换热器的传热系数均增大;与常规空气燃烧气氛相比,常压富氧和增压富氧燃烧气氛下换热器的管圈间热偏差较小;换热器的弯管处可能存在超温现象;随着烟气流速的增大,实现相同换热量,换热器所需换热面积逐渐减小,且变化幅度也减小,为保证锅炉安全稳定运行,需要将部分省煤器移入炉膛上部.     

水泥窑用富氧燃烧技术理论分析

结合水泥窑特点,本文通过理论计算和实验研究分析了富氧燃烧技术效果,并针对某1 200 t/d水泥生产线用富氧燃烧技术进行了探讨。表明水泥窑内煤粉理论燃烧温度、辐射换热量、起始反应温度和燃烧时间的变化取决于煤粉颗粒燃烧时周围氧气的浓度,而该浓度介于窑内整体氧气浓度和一次风氧气浓度之间。在富氧空气氧气含量确定的前提下,富氧燃烧技术的差异决定了该浓度大小。     

膜式富氧燃烧系统与节能

空气中含有20.9%的氧和79.1%的氮(体积比)以及少量其它气体。所谓富氧空气是指含氧量大于20.9%的空气。用含氧较多的空气维持燃烧过程就称为富氧燃烧。一、富氧燃烧的节能效果富氧燃烧能够节能的原因是:(一)减少排烟所损失的热量。只有氧才能维持燃烧,空气中所含79%的氮是不能助燃的,当这些氮被鼓入燃烧设备,加热到很高的温度以后排出,带走了大量的热。以冲天炉为例,当炭完全燃烧时,热平衡方程式为:燃科燃烧热=铁水带出热+(排烟损失+炉体散热损失+溶渣损失)。     

600MW微富氧燃烧煤粉锅炉优化设计

以某600 MW煤粉锅炉为例,进行了微富氧燃烧方式下锅炉的结构概念设计及受热面优化,并和空气燃烧、纯氧燃烧模式下的特性参数进行了比较.结果表明：与空气燃烧及纯氧燃烧相比,微富氧燃烧模式下单位时间炉膛内烟气量减少,理论燃烧温度升高,辐射换热加强;烟气与工质的辐射换热量及对流换热量与前两者相比均有很大不同,因此需要对其烟气、工质两侧的能量分布进行重新匹配;优化设计后微富氧燃烧锅炉本体尺寸减小,受热面的布置也发生了很大改变,总受热面面积比空气燃烧时减少了46.5%.     

初始氧浓度对锅炉富氧燃烧和NOx排放的影响

针对某电站300MW燃煤锅炉,基于专门开发的CFX-TASCFLOW软件平台,将额定负荷下空气气氛、不同初始氧浓度φ(O2=21%、30%、35%、40%)的O2/CO2气氛,共五种工况下的炉内流动、燃烧及污染物生成进行了数值模拟。计算结果表明:O2/CO2燃烧方式下,炉膛出口烟气中CO2的浓度均可达到90%以上,便于CO2的回收;随着初始氧浓度的增大,炉内的火焰温度提高,沿炉膛高度方向温度的降低幅度增高,炉膛出口烟气温度降低,NOx的生成量小于空气气氛;飞灰可燃物在初始氧浓度为21%时最高,在初始氧浓度增至30%～40%时,飞灰可燃物大幅度下降;30%的初始氧浓度是比较合理的富氧燃烧浓度。     

富氧燃烧煤粉炉传热特性的数值模拟研究

利用商业软件FLUENT,在3种氧气浓度燃烧状态下对燃煤锅炉进行了数值模拟,研究了不同氧浓度下火焰形状及炉膛传热特性的变化规律。研究表明,氧气体积浓度为33%时,炉膛的温度分布更加平均,并且火焰传递给炉墙的热量与空气燃烧时最为接近,因此,当氧气体积浓度为33%时,对现有锅炉受热面的改造最小。此外,为了平衡锅炉的热负荷,使其适应富氧燃烧,可将流经省煤器之后的给水温度适当降低或者将部分过热器移到炉膛辐射区来代替部分水冷壁。     

预热空气温度对丙烷无焰燃烧特性的影响

在20 kW燃烧实验台上,采用丙烷气体为燃料,研究了不同的空气预热温度对无焰燃烧下炉内温度分布和污染物排放的影响规律.结果表明,预热空气会提高炉膛平均温度并降低炉内温度波动;预热空气会使炉膛氧浓度峰值的位置提前,同时炉膛尾部氧浓度降低,整个炉膛氧浓度在0.4％～5％;预热空气会使炉膛尾部烟气中NOx排放增加;预热空气使...     

200 MW富氧燃烧锅炉配风优化数值模拟研究

以200 MW四角切圆煤粉锅炉为研究对象,采用CFD软件结合改进的辐射特性模型以及化学反应机理,对煤粉空气燃烧工况及不同氧气体积分数下的富氧燃烧工况进行了数值模拟,通过研究炉内的燃烧及传热特性,对富氧燃烧工况进行了配风优化设计。结果表明:在富氧燃烧干循环工况下炉内出现高体积分数的CO;干、湿循环工况的入炉氧气体积分数分别为28.5%和27.1%时,炉膛的总辐射传热量与空气燃烧工况几乎相同;提高下二次风的动量能有效减小冷灰斗区域的CO体积分数,采用偏转二次风技术能有效减弱壁面附近的还原性气氛。     

1000MW超超临界锅炉燃烧调整的试验研究

对某电厂1000MW燃煤锅炉进行了燃烧优化调整试验,分析了一次风配风均匀性、煤粉细度、燃烧器配风、运行中氧的体积分数以及燃尽风率对锅炉效率的影响．结果表明：对同层燃烧器外二次风采用两端和中间开度大的配风方式可以改善由于大风箱两端进风引起的沿炉膛宽度方向氧气的体积分数偏差,随着炉内氧气的体积分数增加,锅炉的热效率先提高后降低．当氧气的体积分数在3．0％左右时,锅炉热效率达到最高．随着燃尽风率的逐渐降低,锅炉热效率和NOx排放质量浓度逐渐提高．综合考虑锅炉效率、NOx排放质量浓度以及屏式过热器管壁金属温度,在额定负荷下,燃尽风率以保持在25％左右为宜,此时锅炉热效率为93．9％,NOx排放质量浓度为306．1mg／m^3．     

620t·h-1循环流化床锅炉提效 及低NOx改造的实践

针对国产620 t·h-1循环流化床锅炉效率及NOx排放浓度不能达到性能保证值的现状,分析了锅炉的热损失情况以及NOx排放浓度与平均床温等参数间的规律,得出排烟热损失及固体未完全燃烧热损失过大、平均床温偏高、因风帽磨损引起的流化质量下降是造成锅炉效率及NOx排放浓度超性能保证值的主要原因.在此基础上提出了提高空预器吸热量、降低床温、提高流化质量的改造思路,对改造思路逐项分析,得出了回转式空预器改造、加长水冷屏和屏式过热器以及风帽改型等具体改造措施.对改造后参数作了分析,并提出改造完成后可能出现的热风管磨损及浓相区上移等问题.通过改造实现了锅炉提效和减排的目标.     

辊道窑烧成带火焰空间在富氧气氛下NO_x生成的研究

采用FLUENT软件对气烧明焰陶瓷辊道窑烧成带的火焰空间进行数值模拟研究,对在富氧气氛下以天然气和炉煤气为燃料时辊道窑烧成带的NO_x生成进行分析,并与空气气氛下进行对比。数值模拟结果表明:当燃料种类和燃料量一定时,富氧燃烧可以提高燃烧的火焰温度,w(O_2)由23%升至35%时,各截面温度均升高200～250K,燃烧发生炉煤气时比天然气平均温度高、增幅大。随w(O_2)增加,以发生炉煤气为燃料时炉内NO生成先增后减然后缓慢回升,燃用天然气时,NO持续缓慢增加,但两者w(NO)均持续增大,相比于空气气氛下,分别增长了141.48%和107.73%。以天然气为燃料时炉内NO生成以快速型为主导,以发生炉煤气为燃料时以热力型为主导;富氧燃烧时气氛中的w(NO_x)增加而烟气量减少,采用不同燃料时出口处NO_x生成速率有不同变化。     

空气预热温度对燃烧状况的影响

空气预热是有效的节能技术,但预热温度的提高同时带来NOx排放浓度增加的问题。为了了解其规律,本文针对某烯烃厂芳烃加热炉的空气预热改造项目,对不同空气预热温度情况下的燃烧状况和NOx排放规律做了研究。首先利用数值模拟方法,构建了加热炉三维几何模型,将燃烧模型和NOx生成模型结合,对不同空气温度下的燃烧温度和NOx排放进行模拟,对炉膛内部温度分布及NOx排放规律做了研究,最后找出空气预热最佳温度。     

The CFD Modeling of NOx Emission,HiTAC and Heat Transfer in an Industrial Boiler

NOx emission, heat transfer, and high temperature air combustion (HiTAC) in a boiler of Mobin Petrochemical Complex, Iran was numerically studied. The comparison between the measured values and the CFD predicted results showed good agreement, which implied that the adopted combustion and NOx formation models are suitable for correctly predicting characteristics of the heat recovery steam generation (HRSG) boiler. The predicted results show that NOx emission within the boiler depends highly on temperature, as well as oxygen concentration. Moreover, the influence of the equivalence ratio at a fixed air mass flow rate on the flame temperature and NOx formation has been investigated.     

煤与生物质混烧时NO_x排放特性的实验研究

叙述了将稻壳、麦秆、松木屑3种生物质,分别与阳泉煤掺烧时,不同掺混比与过量空气系数对NOx排放规律的影响。指出,在低含O2量区,无论单煤还是混合燃料,NOx浓度均随烟气中的含O2量增加而增大;不同燃料NOx浓度增长速度的快慢,随烟气中的含O2量增加有所不同;在高含O2量区,混合燃料NOx的排放量随烟气中含O2量的增加而降低;生物质与煤掺混对NOx排放规律的影响不明显,燃烧过程中NOx的排放受生物质本身的含N量、煤种以及燃烧方式的影响较大。     

H2/CO合成气层流扩散燃烧产物NOx生成机理的数值分析

采用Chemkin软件中的OPPDIF(对冲扩散火焰)模型对H_2/CO合成气燃烧产生的NO_x排放特性进行了数值研究,分析了合成气扩散火焰中H_2体积分数对NO_x形成的影响。使用OPT(光学薄辐射)模型考察了辐射散热对模拟火焰的影响,采用GRI-Mech 3.0详细化学反应机理研究了NO_x的生成机制。数值模拟结果表明:非绝热条件下,随着合成气中H_2体积分数的增加,层流对冲扩散火焰的峰值温度单调增加;在绝热条件下,合成气火焰的峰值温度会随H_2体积分数的增加而略微下降;同时,随着H_2体积分数的增加,合成气燃烧产生的NO含量明显增加,其中热力型NO的生成量随H_2体积分数的增加变化明显,主导着NO生成量的变化趋势。     

基于正交设计的分级分区头部流动特性研究

针对某650 MW超超临界燃煤锅炉在深度调峰过程中燃用大同烟煤时无法稳定燃烧的情况开展研究,就如何提高锅炉在低负荷运行中稳燃性的问题,对原煤种进行掺混改良,改变不同富氧燃烧配风方式,利用计算流体力学模拟软件模拟了不同工况的炉内燃烧情况。模拟结果表明：由于锅炉降低负荷运行增加了原煤种的着火难度,固定碳含量低且挥发分高的煤种可以较好适应锅炉运行调整;富氧燃烧可以提高锅炉低负荷运行时的出口烟温,能满足后续脱硝处理的要求;随着富氧燃烧程度的增大,煤粉燃烧耗氧量增加,每秒燃烧的煤粉颗粒数增加,加剧了炉内的燃烧,使燃烧更稳定;当富氧浓度大于27%时,不能高效提高炉内温度,NOx排放量增多;当富氧浓度为27%时,炉膛出口NOx排放量按6%O2折算为负增长的最小值,是该锅炉低负荷投运较为理想的工况。     

循环流化床锅炉低氮燃烧的CPFD数值模拟

针对某75 t/h循环流化床锅炉炉膛出口NOx排放超标问题进行分析探讨,以合理的低氮燃烧控制技术为主,辅以SNCR烟气脱硝技术,争取达到NO x超净排放要求。采用CPFD计算方法对循环流化床锅炉炉膛内的气固流动和燃烧特性进行数值模拟,运用低过量空气燃烧法和空气分级技术对锅炉进行低氮燃烧控制,研究一、二次风配比、二次风射流、过量空气系数、循环倍率和颗粒粒径等因素对炉内燃烧及NO x排放的影响。结果表明:通过低氮燃烧控制后,炉内速度场和温度场分布均匀,炉膛出口处烟气流速增加,炉膛平均烟温和出口氧浓度降低,还原性气体CO浓度和优化前基本相同,炉膛出口NOx浓度降低,减排效果显著,为以后的锅炉运行提供实际指导经验。     

800MW旋流对冲燃烧锅炉低NOx改造的数值模拟

针对某800MW超临界锅炉NOx排放量较高的问题,设计了配风方式不同的3种工况．利用CFD软件,对3种工况进行了炉内燃烧、传热及污染物排放等方面的数值计算,并分析了炉内的温度、NOx及cO组分的分布情况．结果表明：计算结果与实测数据吻合较好,空气分级燃烧使主燃区温度降低,CO体积分数升高,N0x质量浓度明显降低;燃尽风对燃料的燃尽率和炉膛出口烟温产生了不利影响,从而影响机组的经济性和安全性．通过对各个工况燃料的燃尽率及炉膛出口烟温进行综合比较分析,得出工况3为较理想的改造方案．