顶喷加压粉煤气化炉及壁面灰渣沉积的数值模拟研究

现代大型煤粉加压气化炉中飞灰的沉积对于壁面液态渣膜的形成至关重要．本文建立了灰渣壁面沉积模型并通过计算流体力学(CFD)方法模拟了国内某型气化炉,系统地研究了炉内两相流、温度场、流场以及壁面灰渣沉积特性．结果显示,煤粉颗粒运动轨迹和炉内气流流线基本一致,炉膛平均温度约为1 380℃,超过了选用煤灰的流动温度．颗粒沉积在壁面上分布与炉内气相流场、颗粒运动轨迹有紧密关系．气化炉中煤粉颗粒的碳转化率高、速度较低且处于熔融状态,颗粒碰壁后易沉积在壁面形成液态渣层．从顶部喷出的射流在炉膛中部与壁面接触,颗粒沉积率较高,锥形收口处的颗粒沉积最为密集．炉膛结构设计可以有效地收集气流中飞灰颗粒,统计出口处壁面熔渣和飞灰的质量比为3.6∶1.     

双循环流化床锅炉飞灰颗粒分布规律与炉内分离

1.前言 为了适应负荷调节性能的要求,流化床锅炉在设计时所采用的操作风速逐渐增高,这样飞灰带出量也将随之增加。如设法在炉内将飞灰分离下来,则可降低锅炉原始排尘浓度,如果将飞灰再回输到炉内复燃,则可提高燃烧效率。因此,研究飞灰在炉内分离是很有意义的。 对于工业流化床锅炉,利用烟气在炉内作急剧的折转,利用烟气对炉墙和管束的碰撞都能够使飞灰有效的分离。为研究其分离特点,分析了一台双循环流化床锅炉沿烟气流程各部位分离灰的颗粒分布规律,并给出相应的结论。     

50MW生物质循环流化床锅炉三维冷态流动和磨损规律的数值模拟

采用欧拉双流体模型进行了50MW生物质循环流化床锅炉三维冷态数值模拟,研究了炉内气-固两相的速度场分布规律,并对炉内磨损进行了计算与分析.结果表明:数值模拟得到的床层压力分布与现场测量得到的床层压力分布有良好的一致性;流化床前后墙壁面不同截面处的固相颗粒体积分数呈现上稀下浓的分布,整体上接近S型分布;前、后墙磨损量最大位置均出现在y=0.95m左右的位置,且前墙所受的磨损大于后墙.     

链条炉飞灰沉积的数值模型与计算

工业锅炉的积灰结渣影响炉内燃烧和传热,降低锅炉热效率.针对工业锅炉积灰结渣问题,建立了考虑飞灰输运、碰撞和黏附过程的链条炉飞灰沉积三维数值模型,结合实验得到的链条炉床层表面飞灰析出特性,预测某时间段内炉膛内不同位置的飞灰沉积量和灰渣厚度.模型预测的结渣部位与实验测量结果一致,链条炉后拱和喉口上方对应的前墙和侧墙是积灰结...     

燃准东煤锅炉辐射受热面的灰沉积特性

建立了与气固两相流动燃烧模型相耦合的飞灰沉积模型,对一台660 MW超临界锅炉燃用准东五彩湾煤时的飞灰沉积特性进行了数值模拟,并且讨论了烟气流速和灰颗粒粒径对飞灰沉积速率的影响规律.结果表明:在BMCR工况下,炉膛辐射受热面上的飞灰颗粒沉积分布主要集中在高度为30～45 m处的区域,且各墙的沉积分布规律呈现出相似性;烟气流速为9.5～12.5 m/s时,辐射受热面上的飞灰沉积速率与烟气流速成正比;烟气流速大于12.5 m/s时,辐射受热面上的飞灰沉积速率与烟气流速成反比;辐射受热面上飞灰颗粒的沉积速率的整体变化趋势是随灰颗粒粒径的增大而增大的.     

660MW旋流对冲锅炉低NO_x燃烧优化数值模拟

对一台660 MW旋流对冲锅炉在不同层燃烧器组合运行工况下进行了炉内流动、燃烧和NOx排放特性的数值模拟,模拟结果与试验值相对误差小于10%。模拟结果表明:额定负荷时,5层燃烧器运行,停前墙和停后墙同层燃烧器时NOx排放和飞灰含碳量基本相同;停上层燃烧器相比于停中层燃烧器,空气分级效果强化,煤粉颗停留时间增加,NOx和飞灰含碳量分别降低9.5%和9.8%,在锅炉实际运行过程中,停上层燃烧器更有利于降低NOx排放和提高燃烧效率。     

亚临界W火焰锅炉磨煤机组合运行方式优化数值模拟

在不同磨煤机组合运行方式下对一台600 MW亚临界W火焰锅炉炉内流动、燃烧、传热及NOx排放特性进行了数值模拟,并与实测结果进行了对比.结果表明:不同磨煤机组合运行方式对煤粉颗粒在炉内的燃烧、平均停留时间、燃尽率、NOx排放特性及侧墙壁面附近温度分布等均有不同的影响;在兼顾燃烧效率、大屏过热器入口截面烟气温度和飞灰含碳量的同时,相比于6台磨煤机同时运行,5台磨煤机组合运行、停运靠近侧墙磨煤机的方式有利于降低NOx的排放质量浓度,达到了减排目的,同时下炉膛翼墙及侧墙区域结渣程度明显减轻.     

亚临界W火焰锅炉磨煤机组合运行方式优化数值模拟

在不同磨煤机组合运行方式下对一台600MW亚临界W火焰锅炉炉内流动、燃烧、传热及NOx排放特性进行了数值模拟,并与实测结果进行了对比.结果表明:不同磨煤机组合运行方式对煤粉颗粒在炉内的燃烧、平均停留时间、燃尽率、NOx排放特性及侧墙壁面附近温度分布等均有不同的影响;在兼顾燃烧效率、大屏过热器入口截面烟气温度和飞灰含碳量的同时,相比于6台磨煤机同时运行,5台磨煤机组合运行、停运靠近侧墙磨煤机的方式有利于降低NOx的排放质量浓度,达到了减排目的,同时下炉膛翼墙及侧墙区域结渣程度明显减轻.     

超临界压力W火焰锅炉运行方式对炉内热负荷影响的试验研究

对某600 MW超临界压力W火焰锅炉炉膛水冷壁壁温进行了测量,获得了炉膛水冷壁热负荷分布,调整锅炉运行方式(如磨煤机投运方式、前后墙的总风门挡板开度、煤粉细度和三次风风门挡板开度等),测量并计算炉内热负荷.结果表明:煤粉细度对炉内热负荷几乎没有影响;前后墙总风门挡板开度会影响炉内火焰行程,应该采用"前墙压后墙"的运行方式;三次风风门挡板开度变化会改变上、下炉膛热负荷的分布;不投运的磨煤机所对应区域的热负荷明显下降.     

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.     

飞灰回燃对燃烧福建无烟煤CFB锅炉运行影响的研究

利用热天平实验研究了飞灰碳厦其入炉煤的反应性，从理论上分析了飞灰回燃对CFB锅炉燃烧效率的影响，并通过工业试验测试了回燃飞灰量对锅炉返料器运行温度、飞灰的粒度分布及其含碳量、锅炉燃烧效率及其它运行参数的影响。研究表明，燃烧福建无烟煤CFB锅炉飞灰碳的反应性高于其对应入炉煤。回燃飞灰的含碳量、回燃飞灰量与入炉煤量的比值等参数对锅炉燃烧效率有重要影响。采取飞灰回燃技术有利于降低飞灰含碳、降低返料器运行温度和提高锅炉燃烧效率，但当回燃飞灰量较大时会影响锅炉的稳定运行。     

粒子风选器的冷态实验研究

粒子清灰器对于清理锅炉尾部受热面上的弱粘性积灰往往比传统的吹扫式清灰器更有效.用河砂做清灰粒子对受热面的损伤程度很低.采用粒子清灰器时,要在尾部烟道的底部配合采用粒子分选器以回收粒子.根据河砂和积灰的粒径相差很大的特点,设计了流态化粒子分选实验台,研究河砂和细灰二元混合物的分选条件,获得了分离风速、二元混合物固气比、细...     

低NO_x燃烧与选择性非催化还原联合深度脱硝技术的应用

氮氧化物是大气的主要污染物,随着世界各地环保标准的不断提高,采用低NOx燃烧与其他脱硝技术结合的联合深度脱硝技术是既经济又环保的选择。首先介绍了低NOx燃烧器、再燃技术和与SNCR技术结合的联合深度脱硝技术的研究发展。然后介绍了浙江大学自主研发的低NOx燃烧与SNCR联合深度脱硝技术在410 t/h锅炉上的改造应用,实施改造后,锅炉运行正常,对主要运行参数影响小,达到了预期脱硝要求。锅炉飞灰含碳量大多情况在3%以下,NOx从原来的550 mg/m3左右降到了150~200 mg/m3,联合脱硝率在70%左右。     

循环流化床锅炉降低飞灰含碳量研究

介绍了煤指数、床压、床温、流化风量、总风量和一、二次风比例、燃煤粒径对循环流化床锅炉飞灰含碳量的影响,并以某电厂440t/h循环流化床锅炉降低飞灰含碳量的优化调整为例,通过正交试验分析各因素影响情况。试验表明:总风量对锅炉飞灰含碳量的影响相对较大,其次是流化风量,再次是床压。通过调整入炉煤粒径分布,进一步降低飞灰含碳量。试验表明燃煤粒度对锅炉飞灰含碳量影响较大。     

气体再燃降低NOX排放的实验研究

利用气态碳氢燃料作为再燃燃料，在1台93kW的卧式单角炉上进行了再燃的实验，研究了再燃区域长度、再燃燃料喷入位置及流量等关键因素对实际再燃过程脱硝效率的影响。实验结果表明：利用气态碳氢化合物作为再燃燃料能够有效降低NOx的排放量，在优化的实验条件下，最大可降低NOx的排放量达50％以上。图4表5参10     

飞灰再循环燃烧系统在燃用无烟煤循环流化床锅炉的应用

文中介绍了韶能集团下属耒阳综合利用发电厂飞灰再循环系统的设计方案和运行状况。运行结果显示：飞灰再循环技术显著降低了燃用无烟煤的循环流化床锅炉飞灰含碳量、提高锅炉燃烧效率,节能降耗效果显著。     

氯和灰分对大型燃煤锅炉烟气中汞形态的影响

采用安大略标准燃煤烟气汞采样分析方法,对大型燃煤锅炉出口烟气中汞形态的形成及分布机理进行了研究.分析了煤中Cl、灰分及采样位置对锅炉出口烟气中汞形态分布的影响.结果表明:烟气中的飞灰能够直接影响颗粒汞与气态汞之间的平衡比例;煤中灰分含量越多,锅炉出口烟气中颗粒汞所占比例越大;煤中Cl对气态汞中Hg0向Hg2 形态转变有促进作用;较高的烟气温度和较短的停留时间会严重阻碍飞灰对汞的吸附,影响颗粒汞的形成,同时也会阻碍Cl元素对Hg0的氧化作用.     

分级燃烧降低燃煤锅炉NOx排放的机理及影响因素分析

再燃燃料在还原性气氛下对主燃区煤粉燃烧生成的氮氧化物的还原反应中 ,再燃燃料中产生的中间产物氰基、氨基和烃根等起到分解氮氧化物的作用。同一再燃燃料中烃类物质在富燃料和贫燃料气氛中所起作用截然不同。实际应用中应使再燃区内各处处于弱还原性气氛下以保证再燃降低NOx 排放的效果 ,并尽量采用气体燃料作为再燃燃料 ,同时在获取所需NOx 排放水平前提下尽量选取较高的空气过量系数(化学当量比 ) ,以同时降低飞灰中的含碳量、减轻高温腐蚀的程度。     

NO control in large-scale power plant boilers through superfine pulverized coal technology

Superfine pulverized coal technology can effectively reduce NO_x emission in coal-fired power plant boilers. It can also economize the cost of the power plant and improve the use of the ash in the flue gas. Superfine pulverized coal technology, which will be widely used in China, includes common superfine pulverized coal technology and superfine pulverized coal reburning technology. The use of superfine pulverized coal instead of common coal in large-scale power plants will not only reduce more than 30% of NO_x emission but also improve the thermal efficiency of the boiler.     

降低燃用福建无烟煤循环流化床锅炉飞灰含碳量浅谈

煤质特性、燃料颗粒、总体设计和运行工况是影响福建无烟煤在循环流化床锅炉中燃尽的主要因素。结合2台燃用福建无烟煤的DG75/3.82-11型CFB锅炉的运行情况,采取一系列有利于福建无烟煤在CFB锅炉中燃尽的措施:改善燃料粒径配比,采用窄筛分偏粗颗粒入炉煤;炉床温度控制在960~1 020℃,整个炉膛维持均衡的高温;改造回料风系统,减少或避免返料偏流,改善燃烧状况;改造二次风机和二次风喷嘴,提高二次风速,增强二次风的扰动穿透能力;优化运行调节,控制风煤配比,维持煤器后烟气含氧量在4%左右,一次风率在55%~60%、上下层二次风比为55:45~60:40,维持恰当的料层高度,一次风室压力控制在10~11kPa,达到较佳的燃尽效果。运行实践证明,这些措施可有效地降低飞灰含碳量。