卧式炉的富氧燃烧试验及数值模拟

利用卧式炉对煤粉气流在富氧气氛下的燃烧进行了试验和燃烧数值模拟,结果表明,在富氧气氛下,提高了煤粉的燃烧速率,炉内温度场水平升高,燃料燃烧更加完全;火炬前端的温度水平显著提高,煤粉气流的着火距离缩短,燃烧速率加快,有利于实现煤粉富氧直接点火;烟气中Co的含量减小,NOx含量先增大后减小,SOz含量呈增大趋势.     

烟气循环倍率对煤粉富氧燃烧影响数值模拟

为了研究煤粉富氧燃烧方式下烟气循环倍率对燃烧和传热特性的影响,本文以某500k W燃烧测试炉为研究对象,采用数值模拟方法对空气燃烧以及不同循环倍率下的富氧燃烧进行了研究;采用化学渗透脱挥发分(CPD)模型模拟煤粉的脱挥发分过程,挥发分成分考虑为多种轻质气体,挥发分的燃烧采用详细化学反应机理,介质辐射特性模型均针对富氧燃烧进行了修正。研究结果表明:虽然富氧燃烧下二次风与一次风的动量比较空气燃烧下降了50%以上,但采用相同的旋流燃烧器仍可实现与空气燃烧相似的炉内流场特性;煤粉燃烧温度和着火位置均受循环倍率的影响,富氧燃烧下循环倍率为72%时,炉内平均温度分布以及着火位置与空气燃烧下较为接近,随着循环倍率增加,辐射传热量降低。     

浓淡燃烧煤粉锅炉局部富氧助燃的数值模拟

利用Fluent计算软件对一台670 t/h浓淡煤粉锅炉的常规空气燃烧和局部富氧燃烧过程进行数值模拟,得到了两种燃烧气氛下炉内的空气动力场、温度场和烟气中各组分物质的量浓度的分布。结果表明:在"三高区"通入富氧助燃对底层燃烧器煤粉气流的燃烧影响较大,煤粉着火提前,底层一次风高温区增大,有利于提高燃烧器的稳燃性能,且火焰中心位置下移,使煤粉在燃烧器区域燃烧完全,降低了炉膛出口烟气温度。局部富氧燃烧的高温火焰集中在炉膛中心位置,水冷壁附近保持较高的氧化性气氛,对水冷壁起到较好的保护作用,可有效防止结渣和高温腐蚀。     

富氧燃烧技术在燃煤电站锅炉中的应用分析

在煤粉稳定燃烧的三高区中加入富氧空气流,可以有效降低一次风粉混合物的着火温度,强化煤粉局部燃烧,实现锅炉启动过程中提前投粉,以及在停炉和低负荷运行过程中减少燃油投用的目的,从而节省锅炉燃油消耗量。     

基于光学诊断技术的煤粉射流火焰着火燃烧特性研究

在模拟工业煤粉炉燃烧环境的光学诊断型携带流煤粉反应器系统上开展了高温流动条件下煤粉着火特性研究,通过光学诊断技术获取煤粉火焰总光强分布和煤粉火焰中自由基OH*自发辐射强度分布,对不同反应环境下煤粉射流火焰着火延时和火焰中气相OH*着火延时对比研究,考察了环境氧浓度、环境温度、煤种对煤粉着火的影响。研究表明:着火延迟对于环境氧浓度更为敏感,随着环境氧浓度提高,粒径为53~80μm烟煤和褐煤着火延时及气相OH*着火延时几乎都线性下降,但气相OH*着火延时下降更慢;煤粉火焰主燃烧段长度和气相OH*主燃烧段长度都变短,前者始终比后者长;在10%~30%的氧浓度范围内,褐煤相对于高挥发分烟煤着火延时滞后,但主燃烧段长度更短。     

煤粉在富氧条件下燃烧特性的实验研究

燃烧煤粉的锅炉在其点火和低负荷稳定运行时，需消耗大量的燃料油，因此有必要寻找更经济实用的解决办法。研究煤粉在富氧条件下的燃烧特性，不论对煤粉局部富氧的助燃还是煤粉的富氧点火技术都具有重要意义。该文采用德国Netzsch公司生产的STA 409C型热天平研究了神木煤和蒲白煤3个不同粒度下的煤样在不同体积氧浓度下（20％、30％、40％、60％、100％）的燃烧行为。实验结果表明，随着氧浓度的增大，煤样燃烧分布曲线向低温区移动，煤样的着火温度及燃尽温度均呈下降趋势，着火时间提前且燃烧时间缩短，煤粉的综合燃烧特性指数有较大提高，并且，随煤粉粒径的增大，综合燃烧特性的改善更加明显。     

富氧微油点火燃烧器的数值实验研究

对冷态煤粉气流在富氧微油点火燃烧器内的点火过程进行数值模拟,气相湍流流动、气相场的燃烧和辐射模型分别采用k-ε双方程模型、概率密度函数(Probability Density Function)与局部瞬时反应平衡模型、P1辐射模型。根据数值计算得到的结果找出不同煤粉浓度对着火温度与着火距离的影响,反映出煤粉在富氧微油点火燃烧器内的着火方式的变化。     

大同烟煤增压富氧燃烧的热重实验研究

利用TherMax500型加压热天平研究了大同烟煤在增压富氧条件下的燃烧行为,主要考察压力对其燃烧特性的影响。实验结果表明,煤粉常压时的非均相着火,在中低压力下转变成均相着火,当压力增加到4 MPa后又逐渐向非均相着火过渡,并在6 MPa时完全转变成非均相着火。在均相燃烧时,随着压力的升高,挥发分燃烧速率逐渐加快,煤粉热解程度逐步加深。由于不同压力下着火方式的改变,煤粉的着火温度及燃尽温度并非随着压力的增加而单调变化,因而导致煤粉的综合燃烧特性指数S随着压力的增加先升高后降低。     

600MW四角切圆燃烧锅炉富氧燃烧的数值模拟

为了研究煤粉锅炉的传热特性,控制燃煤污染物排放,阐述了600 MW四角切圆煤粉锅炉炉内的流动、传热与燃烧过程的数值模拟方法,通过Gambit软件建立炉膛的三维结构及网格生成,在FLUENT软件中选择合理的数学模型,分别进行了空气气氛和富氧气氛下炉内煤粉燃烧的数值模拟过程。模拟结果表明:O2/CO2气氛下,CO2具有较高的比热容,炉膛内烟气的蓄热能力及着火热增加,炉膛整体温度下降,火焰中心上移;随着氧气浓度的提高,煤粉的燃烧得到强化,炉内温度升高,炉内高温区变大,火焰中心逐渐下移,有利于煤粉的着火和燃烧。     

煤粉富氧燃烧沉降炉方法试验研究

采用沉降炉对温州电厂4个常用煤种进行了不同氧浓度的燃烧特性试验研究，分析了氧浓度对煤粉着火和燃尽的影响。结果表明，氧浓度由21％提高到31％，4个煤种的着火和燃尽均有不同程度的强化，煤种不同，其变化规律存在一定差异，神木类混煤比优混类混煤的着火特性对氧浓度变化更为敏感，但燃尽特性无明显差异。氧浓度由21％提高到28％左右的过程中，对强化煤粉着火和燃烬的效果明显，进一步提高氧浓度的影响有限，因此氧浓度为28％是合适的。     

烟煤锅炉掺烧扎赉诺尔煤技术研究

采用西安热工研究院有限公司开发的煤粉着火试验炉以及一维火焰炉进行试验,研究了高水分扎赉诺尔煤与国内典型烟煤的掺烧性能。结果表明,扎赉诺尔煤燃烧性能优异,烟煤掺烧扎赉诺尔煤后混煤的着火稳定性以及燃烧效率提高;扎赉诺尔煤具有严重的结渣倾向,混煤的结渣性是决定扎赉诺尔煤掺烧比例的重要因素。提出了烟煤锅炉安全、经济地燃用扎赉诺尔煤的运行优化措施,以及制粉系统优化运行和防爆措施。     

HM型等离子燃烧器多级燃烧特性数值模拟

用Fluent软件对HM型等离子燃烧器的点火燃烧特性进行了二维数值模拟，计算了煤粉空气混合物从等离子点火区到炉膛内主要断面的温度场、着火过程成分变化和煤粉进入炉膛初期的燃尽率等。结果表明：一级燃烧筒内的煤粉在离开等离子体点火区距离约D1（一级筒直径）的部位挥发分开始着火；一级燃烧筒中心线上的温度从点火区开始首先降低然后升高；二级煤粉在距离二级燃烧筒入口约2倍D2（二级燃烧筒直径）处开始着火，二级燃烧筒断面温度中部高四周低；三级煤粉在距离二级燃烧筒出口约2m处开始着火，并形成稳定的火球状火焰。计算结果还表明：燃烧器燃尽率较高，当形成稳定的火焰时，挥发分已经完全燃烧，碳的燃尽率达到46%以上。     

微油点火启炉过程中的问题探讨

分析了微油点火技术的原理和煤粉引燃燃烧的特点。针对微油点火应用中存在的问题,从启炉过程的煤粉燃烬率、炉膛传热、煤油混烧等方面进行研究分析,阐述其与传统大油枪点火启炉方式的区别,并给出了相应的运行建议。     

高浓度煤粉燃烧低NOx排放特性的试验研究

为了探讨高浓度煤粉燃烧对NOx排放特性影响的内在机理，在一维火焰炉试验台上，对3种典型煤在不同煤粉浓度燃烧下的NOx前驱物HCN与NH3在主燃区进行了测试，对气相催化还原剂CO及沿炉膛轴向的NOx释放特性进行了分析。试验结果表明：与常规浓度相比，高浓度煤粉燃烧条件下的NOx排放量最大可降低2.2倍。对于不同煤种，最大限度抑制NOx排放的最佳煤粉浓度控制在过量空气系数0.7左右，煤粉燃烧过程中的NOx主要在着火区距炉膛入口0.2~0.4m处产生。在高煤粉浓度下，燃料氮向HCN与NH3的转化率均远远低于常规浓度，同时燃烧过程中产生的大量CO对NOx还原分解的加速是高浓度煤粉燃烧低NOx排放的关键所在。     

热重法研究富氧条件下煤粉的燃烧特性

采用热重法(TG)研究了富氧条件下不同煤种的燃烧特性。结果表明,富氧气氛可以改善煤粉燃烧特性,使煤粉着火点、失重峰提前,失重峰值增大,燃烧速率加快。不同煤种表现出各异的燃烧规律。在试验基础上对富氧燃烧技术应用于电站锅炉的可行性进行了分析。     

新型煤粉燃烧器的燃烧机理分析

分析了国内超临界和超超临界锅炉采用的几种新型煤粉燃烧器的燃烧机理。主要特点是采用多级配风技术灵活控制燃烧器出口的煤粉火焰燃烧过程;实现着火初期低氧燃烧和火焰内NOx还原技术;在旋流式燃烧器内采用煤粉浓缩技术和环形齿状稳燃器或直流过渡风,在喷口附近煤粉气流着火初期,加强热烟气回流和维持高温及低氧燃烧,促进挥发分析出过程中的NOx还原,并实现快速着火和低负荷稳定燃烧;在A-PM型直流式燃烧器上采用带扩压管的缩放型小喷口结构,增强稳燃能力和维持高温和低氧燃烧,促进NOx还原,并均衡火焰温度,降低水冷壁的热负荷;设置可调节燃尽风进一步提高炉内脱氮效果和提高燃烧效率等。     

200MW旋流燃烧方式煤粉炉炉内燃烧试验和数值研究

采用计算流体动力学软件对电站锅炉炉内实际燃烧过程进行数值计算并结合其热态试验数据进行对比分析，已成为验证数学模型和指导工程实践的一种重要研究手段。该文利用PHOENICS软件，采用IPSA两相流模型及煤粉燃烧综合模型，对一台有16只径向浓淡旋流燃烧器两侧墙对冲布置的200MW燃煤锅炉炉内燃烧过程进行了数值计算，得出了炉内燃烧器区域以及炉膛出口的烟气温度场和燃烧产物的组分浓度分布。模拟结果与锅炉热态试验数据进行了比较，两者吻合情况较好。结果表明：在燃烧器出口处形成了高煤粉浓度和高温区，使得煤粉着火及时，燃烧器区域维持较高温度，炉内煤粉燃烧充分，从而表明了径向浓淡旋流燃烧器具有高效稳燃的性能。     

热电联产机组锅炉深度空气分级技术应用

针对热电联产机组75 t/h燃煤锅炉氮氧化物排放浓度较高的问题,对其燃烧系统进行了WR浓淡燃烧器和深度空气分级即多层轴向空气分级和径向空气分级组合的技术改造,将燃烧二次风分为70%~85%和15%~30%的两部分分别送入炉膛,使炉内煤粉燃烧分为热解区、富氧区和贫氧区,以减少NOx的排放。结果表明,改造后锅炉NOx排放浓度降低了40%以上,而飞灰含碳量和炉渣含碳量无明显变化。     

W型火焰旋流燃烧锅炉混煤着火试验研究

在某电厂W型火焰锅炉上研究贫煤、烟煤和无烟煤混煤的着火特性。在燃烧器附近进行煤粉气流温度测量,分析了掺烧烟煤前后燃烧器轴向煤粉气流温度的变化,分析了贫煤和无烟煤不同比例时燃烧器轴向煤粉气流温度的变化,比较了侧墙燃烧器和炉膛中部燃烧器轴向煤粉气流温度的变化。结果发现,混煤的煤粉气流分两次进行燃烧。首先燃烧的是易着火的烟煤,当烟煤逐渐燃尽后煤粉气流温度有所降低,随后着火温度高的无烟煤才开始燃烧,煤粉气流温度再次上升。当无烟煤和贫煤混煤掺烧时,随着无烟煤比例的提高,煤粉气流温度降低,着火距离逐渐延长。炉膛壁温和漏风降低了煤粉气流的温度,使得煤粉燃烧需要更多的热量,使得靠近侧墙的燃烧器着火推迟。     

微油点火稳燃技术在600MW机组中的应用

文章针对扬州第二发电有限责任公司600MW机组微油点火稳燃技术的应用改造,介绍了微油点火技术的工作原理、改造方案、系统组成。具体采用的改造方案为：用气化小油枪代替启动油枪,在气化小油枪燃烧器中布置煤粉浓缩装置和分级燃烧筒,实现煤粉的浓缩分级燃烧,不影响原来燃烧器的性能。改造完成后,从启动升温、升压速率、炉膛出口烟温、煤粉燃烬率、燃烧器超温结焦、NOx排放量、微油点火改造的经济性方面进行了分析,微油点火启动过程中助燃效果好,煤粉燃烬率在99%以上。最后指出了机组微油启动过程中需注意的问题。