一次风双向切圆布置燃烧系统的特点和试验研究

高燃烧效率、低N0x排放、着火稳定性好和运行安全是设计与布置切圆燃烧系统的首要考虑。基于此，提出了一种改进型切圆燃烧系统——一次风双向切圆布置燃烧系统，并在2台300MW锅炉上进行试验和应用研究。与传统的切圆燃烧系统相比，水平浓淡燃烧器和同层一次风双向切圆布置是该系统的主要改进之处。锅炉试验和运行结果显示：该型燃烧系统在燃用高硫份、高灰份、难着火与燃尽、具有中等结渣程度倾向的煤种时可有效防范炉内结渣和水冷壁高温剧蚀，过热器和再热器运行安全，额定负荷下锅炉固体未完全燃烧热损失小于2％，可实现35％～100％额定负荷范围内不投油稳燃，NOx排放浓度低。该燃烧系统是一种先进的高燃烧效率、低NOx排放和低负荷稳燃能力强的切圆燃烧系统。图4表4参3。     

1000MW超超临界锅炉水冷壁壁温计算

采用分区计算简化大容量高参数超超临界锅炉炉内辐射、对流传热模型,研究炉膛水冷壁热负荷及壁温的空间分布情况,并与试验数据进行了对比,计算结果与试验值之间的偏差较小,最大为5.72%.该模型与算法可给出不同锅炉负荷条件下,水冷壁壁面热负荷与壁温沿炉膛宽度方向的分布规律.结果表明,水冷壁热负荷与壁温均呈现出中间高两端低的弧形分布.四角切圆燃烧锅炉火焰位置对炉内传热有很大影响.模拟计算可为超超临界锅炉的运行提供参考,预测了在材料允许温度范围内,火焰中心偏斜最大不超过2 m.     

300MW机组W型火焰锅炉燃烧调整试验研究

针对山西阳泉第二发电厂３００ＭＷ机组Ｗ型火焰锅炉存在的过热器超温、飞灰含碳量高、结渣等问题。进行了以二次风配风试验为主要内容的锅炉燃烧调整,通过在不同工况下检测炉内火焰温度分布等锅炉运行参数,分析了各主要二次风对锅炉炉内燃烧工况的影响及其调节规律,并讨论了锅炉负荷变化时对炉内温度分布和配风的影响。     

600 MW偏转二次风系统锅炉炉内结渣特性的数值模拟

偏转二次风系统已广泛应用于大型四角切圆燃烧锅炉，用以报制炉内结渣，防止水冷壁高温腐蚀等。为降低炉膛出口扭转残余，通常采和下部二次风大角度正切、上部二次风和OFA风反切的布置方式。本文对某台采用偏转二次风系统的600MW燃煤四角切圆燃烧锅炉的炉内结渣过程进行模拟，对炉内气固相流动、温度场、气固相燃烧、固相向水冷的输运过程和灰粒在水冷壁上的附生长过程进行了数值模拟，结果表明，偏转二次风系统具有较强的防结渣性能，这一点也被锅炉的实际运行所证实。     

O2/CO2气氛下炉内煤粉切圆燃烧数值研究

对某电厂600 MW切圆燃烧锅炉进行了O2/CO2气氛下炉内流动、传热和燃烧过程的数值研究。结果表明:在O2/CO2气氛下,随着氧气摩尔浓度的增加,炉内温度升高,高温区变大,对煤粉的着火燃烧有利;但考虑到燃烧器安全和水冷壁结渣,氧气摩尔浓度不能太高,对燃用文中煤质的锅炉其极限摩尔浓度在40%至45%之间。O2/CO2气氛对现有切圆燃烧锅炉的上层燃烧器煤粉的燃烧影响较小,对下层燃烧器煤粉的燃烧影响较大。与空气气氛煤粉燃烧相比,炉内火焰中心上移,且在氧气摩尔浓度不太高时,炉内温度分布特性有利于防止水冷壁的结渣。     

防水冷壁高温腐蚀的煤粉燃烧技术及工业性试验研究

通过对大型电站四角切圆煤粉燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀原因的分析,从燃烧的角度提出了水平浓淡分离、单喷嘴分级燃烧,以及通过一次风射流生而改善炉内燃烧两相流场,从而解决高温腐蚀的煤粉燃烧技术。结合在大型煤粉炉上的工业性试验研究,证明了水平浓淡工粉燃烧器具有较强的防水冷壁高温腐蚀及高效、低负荷稳燃、防结渣和低ＮＯｘ排放的性能。     

超临界压力W火焰锅炉炉膛水冷壁热负荷分布的试验研究

对某2×600 MW超临界压力变压运行W火焰直流锅炉炉膛水冷壁壁温进行了测量,获得了水冷壁热负荷的分布,并对不同工况下的热负荷进行了分析.结果表明:磨煤机投运方式对炉拱下方冷灰斗区域热负荷的影响较大;启动过程中,下部水冷壁热负荷的分布不均匀,但大部分测点的热负荷维持在400kW/m2以内;在满负荷工况下,热负荷很高且分布不均匀;炉内形成了前墙压后墙的燃烧形式.     

600MW亚临界锅炉低氮改造后汽温特性研究

以某台600MW亚临界锅炉为例,分析了低氮改造对其汽温静态特性和动态特性的影响.结果表明:低氮改造后炉内温度场、受热面结渣情况和锅炉运行模式均发生较大变化,对锅炉汽温特性产生较大影响;高负荷时锅炉汽温主要受分级燃烧导致的炉膛出口烟气温度上升和受热面结渣改善导致的炉膛出口烟气温度下降的综合影响;低负荷时锅炉汽温主要受分级燃烧导致的炉膛火焰中心高度降低和炉膛出口氧量的影响;快速降负荷过程中,炉膛火焰中心高度降低与汽轮机高压缸排汽温度下降对再热汽温的叠加影响是导致再热汽温易超跌的主要原因.     

煤粉超细化对炉内受热面积灰与结渣的影响

煤粉颗粒温度、环境气氛和惯性沉积是电站四角切圆煤粉燃烧锅炉炉内受热面积灰与结渣的主要外在因素，以此为依据采用超细化煤粉燃烧技术对炉内受热面积灰和结渣的影响进行了理论分析与实验研究，阐述了煤粉超细化对于减轻电站有四角切圆煤粉燃烧锅炉炉内受热面积灰与结渣具有优越性。     

同心反切燃烧锅炉四角配风不均对炉内多相流动的影响

四角切圆燃烧锅炉中各角一、二次风风速均衡是提高锅炉燃烧效率 ,防止炉内火焰中心偏移、炉膛结渣的重要因素。但大容量锅炉多采用直吹式制粉系统 ,且送粉管道阻力不均 ,燃烧器数量众多 ,易发生配风不均。采用数值模拟方法对采用同心反切二次风系统的某 3 0 0MW四角切圆燃烧锅炉四角配风不均对炉内多相流动特性进行了多工况模拟。获得了配风不均对炉内切圆中心、颗粒运动轨迹、贴壁风速等的影响。同时就配风不均对采用同心反切二次风系统和不采用二次风反切技术的四角燃烧系统的影响进行了比较 ,结果表明 ,采用同心反切系统的四角燃烧锅炉对配风偏差更为敏感 ,应引起设计和运行人员的注意     

采用旋流煤粉燃烧方式的1 025 t/h锅炉结渣原因的工业试验

针对采用旋流煤粉燃烧方式燃用贫煤的1025 t/h锅炉结渣问题,进行了冷、热态工业试验．结果表明,采用双调风旋流燃烧器的锅炉中、下层燃烧器区域结渣；高负荷结渣严重,低负荷结渣情况有所减缓,但掉渣更加频繁；锅炉前墙燃烧器区温度高于后墙．双调风旋流燃烧器和中心给粉燃烧器都具有大且稳定的回流区,并有较大的扩展角；下层燃烧器采用中心给粉旋流煤粉燃烧器可有效避免结渣．     

燃煤锅炉三维CFD数值模型水冷壁热边界条件设定方法

目前,燃煤锅炉三维CFD数值模拟中对炉膛水冷壁传热分布的预测大都基于给定的壁面温度边界条件。然而,此方法无法体现锅炉运行状态对壁面传热与壁温分布的影响。提出了一种基于锅炉烟气侧放热与汽水侧吸热间热平衡关系的壁面传热计算方法,并重点讨论了壁面传热系数的物理意义及取值方法。研究发现,壁面传热系数基本由壁面结渣状态决定,因此可根据壁面渣层的传热系数确定。本文方法将影响壁面传热的关键因素合理地体现在计算过程中,同时在模型复杂性与工程适用性之间保持了合理的平衡。采用此方法对一台320 MW锅炉的燃烧与传热分布进行了数值模拟,水冷壁吸热量的预测结果与锅炉运行数据吻合良好。     

某电站亚临界直流炉改造前_后炉内燃烧的数值模拟及分析

用数值模拟的方法对某电厂锅炉改造前和改造方案在100％BMCR负荷下的炉内燃烧进行研究。通过分析比较改造前后炉内燃烧的速度场、温度场和氧量场,得出了改后燃烧稳定性好,水冷壁结焦趋势和水冷壁发生高温腐蚀的趋势小的结论,论证了改造方案的可行性。同时根据计算中发现的改后炉膛出口烟气温度分布不均匀的现象,提出了降低分段风射入高度和提高分段风风速的改进建议。     

3种型号W火焰锅炉结渣特性的数值模拟

采用结渣模型耦合气固两相流动燃烧模型,对3种不同型号W火焰锅炉的结渣特性进行了多工况数值模拟,结合实际运行状况,对结渣位置、程度及原因进行了对比分析.结果表明:在燃用结渣倾向相同的煤时,不同型号锅炉的结渣特性有明显差异,这是由于炉膛结构尺寸、下炉膛热力参数、燃烧器类型、分级二次风配风方式等不同造成的;切停侧边燃烧器、降低锅炉负荷和燃用结渣倾向低的煤都能有效减轻侧墙结渣,显著改善锅炉结渣特性.为此,提出了防止W火焰锅炉结渣的措施.     

电站锅炉炉内三维温度场在线检测与分析

在1台670t/h电站锅炉上安装了1套三维温度场可视化监测系统,该系统由炉膛火焰图像探测器、视频分割器及工控机等组成。通过对炉膛火焰辐射图像的处理,采用正则化方法实现了炉膛内三维温度场(沿锅炉高度方向划分为12层横截面)的在线监测。检测结果表明,由于该锅炉掺烧高炉煤气。在沿炉膛高度方向上形成了两个燃烧高温区;炉内平均温度与机组负荷和主汽压力的相关性较好;通过对一次锅炉灭火事件的分析,表明该系统在燃烧诊断方面具有重要作用。     

Numerical simulation of the combustion processes in a W‐shaped boiler furnace under different operating conditions

Numerical simulations of gas–solid flows, heat transfer and gas–particle turbulent combustion have been conducted for a three‐dimensional, W‐shaped boiler furnace. The gas–particle flow, distributions of temperature and concentrations of gaseous constituents, distributions of the rates of heat release, burnout rates of coal particles, and formations of volatiles have been predicted. The results indicate that a steady high‐temperature zone is formed under the arch of the W‐shaped flame boiler, this zone would be of benefit to the ignition and carbon burn‐out and suggest that the W‐shaped flame boiler is suitable for burning low‐quality coals and can operate well under different operating conditions for full and partial loads. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

Asymmetric combustion characteristics and NOx emissions of a down-fired 300 MWe utility boiler at different boiler loads

To investigate the aerodynamic field, cold airflow experiments were conducted under different boiler loads in a cold small-scale model of a down-fired pulverized-coal 300 MW_e utility boiler. At 300 MW_e and 250 MW_e loads, a deflected flow field appeared in the lower furnace. In contrast, at a 150 MW_e load, a U-shaped flow field appeared in regions near the left- and right-side walls in the lower furnace. Concurrently, the regions near the two wing walls adjacent to the front arch had received deflected upward airflow emanating from the region near the rear wall. Moreover, a symmetric W-shaped flow field appeared in the central regions below the front and rear arches.Industrial-sized experiments on the full-scale furnace were also performed at different loads with measurements taken of gas temperatures in the burner region and near the right-side wall, as well as heat fluxes and gas components in the near-wall region. Asymmetric combustion appeared at 300 MW_e and 250 MW_e loads, with large differences arising in gas temperatures, gas components, and heat fluxes between zones near the front and rear walls. At 150 MW_e load, gas temperatures, gas components and heat fluxes are, in general, symmetrically distributed throughout the furnace. By decreasing the load, differences in gas temperatures, gas components, and heat fluxes near the front and rear walls decrease, as did NO_x emissions. Meanwhile, the carbon content in fly ash essentially decreased, yielding an increase in boiler efficiency assisted by a drop in exhaust gas temperature.     

具有煤种和负荷自适应性的新型燃烧器的研究

在分析了强化着火,低负荷稳燃和炉内结渣,喷口烧坏等问题之间的矛盾机理的基础上,提出了燃烧器的煤种和负荷自适应原理,对该型燃烧器进行了实验室和现场试验,取得了良好的应用结果。