600 MW切圆锅炉LNCFS系统低NO_x燃烧特性数值研究

通过数值模拟研究了不同燃尽风配风方式对600 MW四角切圆锅炉炉内流动、燃烧以及NO_x生成的影响。结果表明,采用LNCFS深度空气分级低NO_x燃烧系统,NO_x排放量可控制在400 mg/m~3(6%O_2)以下,较好地抑制了燃烧过程中NO_x的生成。深度空气分级燃烧方式主要通过抑制主燃区内挥发分NO_x的生成来控制最终的NO_x排放,但对焦炭燃尽后期NO_x生成影响较小。伴随剩余煤粉的燃尽,NO_x生成量又有所反弹,影响了炉膛出口最终的NO_x排放量。     

热一次风做高速燃尽风的燃煤锅炉低NOx燃烧改造试验

为了优化锅炉运行,降低炉内NO_x排放量,对某现役350 MW机组锅炉利用富余一次风作为高速燃尽风的改造进行了现场试验,得到改造前后脱硝系统入口处的温度场分布和燃烧产物的组分浓度分布,分析了高速燃尽风对脱硝入口温度场、CO场、O_2场和NO_x场的影响。结果表明:高速射流燃尽风投用后,锅炉燃烧效率和改造前基本一致,炉膛出口温度分布和氧量分布都较为均匀,NO_x排放量明显降低。改造后NO_x(折算到6%氧)为364.65 mg/m~3(ABCD四磨同时运行的100%负荷下)和242.60 mg/m~3(ABC三磨同时运行的75%负荷下),比改造前约降低了33～53 mg/m~3,说明高速燃尽风技术能切实有效地深度降低NO_x。     

超临界塔式炉燃尽风对NO_x生成的影响

以某670 MW超临界塔式炉锅炉最大连续蒸发量(BMCR)工况为基准模型,对八角单切圆煤粉炉的分级燃烧进行数值模拟,研究了不同燃尽风率下NO_x的生成及分布特性,分析了NO_x的排放规律,并与现场实际运行测试数据进行比较.结果表明:当燃尽风率由0.040增大至0.207时,炉内峰值温度降低80K,出口NO_x质量浓度从535mg/m~3降低到373mg/m~3,说明燃尽风率变化对NO_x的影响较大;综合比较O_2质量分数和温度,实际运行中燃尽风率不宜超过0.2.     

山西无烟煤空气分级燃烧NOx排放特性试验研究

采用自建的20 kW煤粉燃烧自维持一维试验炉系统进行了山西无烟煤空气分级燃烧和NO_x排放特性试验。结果表明:该系统能够实现煤粉气流在炉内自维持稳定燃烧,可有效地模拟煤粉锅炉炉内的流动、燃烧以及NO_x生成的全过程;单级空气分级燃烧时,增加空气分级深度有利于提高NO_x还原效率,NO_x还原效率最高可达51.7%;随着空气分级深度的增加,最佳燃尽风喷口位置向上偏移;通过合理配置燃尽风喷口位置及燃尽风量比例,多级空气分级燃烧时的NO_x还原效率将高于单级空气分级燃烧,可达60%。     

300MW四角切圆煤粉锅炉低氮燃烧的数值模拟研究

利用某商业软件对300 MW四角切圆煤粉锅炉炉内流动、传热、燃烧及污染物生成进行了模拟,预测了在现有常规燃烧器与燃烧器在多种改进条件下(主要为不同低位燃尽风率及高位燃尽风的布置高度等)炉内的NO_x生成情况。模拟结果表明:低位燃尽风率对NO_x的生成有一定的影响;高位燃尽风布置高度对NO_x生成特性有很大影响,随高位燃尽风高度的增大,NO_x整体排放水平和峰值都大幅下降,但高位燃尽风布置高度存在一个最佳值。     

煤粉锅炉降低NO_x排放的仿真研究

为减少煤粉锅炉炉膛出口NO_x含量以达到工业排放要求,以Fluent软件为计算平台,对某公司蒸发量为400 t/h的四角切圆煤粉锅炉炉内速度场、温度场及NO_x浓度场进行仿真研究。结果表明,均等配风为最佳二次风配风方式;均等配风方式下,燃尽风风量占二次风风量为20%是最佳优化工况,最佳优化工况炉膛出口NO_x含量降低了11.50%,且满足炉内燃烧要求。     

空气分级燃烧技术在U型火焰煤粉炉上的应用

空气分级燃烧技术主要应用于四角切圆、W型火焰、对冲燃烧等燃煤锅炉的低氮改造。通过技术的优化调整,配合CFD流场模拟实验,总结出适用于U型火焰煤粉锅炉的低氮燃烧布置形式,并成功应用于一台煤粉锅炉的低氮改造。锅炉改造后,NO_x浓度由1 300 mg/m~3(标态)降至850 mg/m~3(标态),炉膛燃烧和过热蒸汽参数稳定,同时保证了锅炉运行效率,取得了较好的改造效果。     

切圆煤粉锅炉墙式燃尽风技术的研究与应用

在某电厂330 MW四角切圆煤粉锅炉上应用墙式燃尽风技术,研究了该技术对NO_x和CO体积分数以及锅炉效率、汽温偏差的影响,并将通过改进模型所得的NO_x质量浓度计算值与实际值进行对比.结果表明:采用墙式燃尽风技术,通过合理配风,锅炉NO_x和CO等未燃尽可燃物体积分数均比常规角式燃尽风工况下低,在降低NO_x质量浓度的同时锅炉效率不变,并且在解决锅炉两侧汽温偏差方面具有良好的效果.     

燃尽风速的改变对锅炉炉膛内燃烧过程影响的数值模拟

借助计算流体力学软件Fluent,选择合理的数学模型,对1台600MW燃煤锅炉的燃烧过程进行的数值模拟。研究燃尽风风速改变对炉内温度场和混合特性的影响。结果表明:燃尽风风速增大时,炉内气流的旋转强度随之增强,燃尽风的穿透程度随之加强,相对容易穿透到炉膛中心,从而使得烟气与煤粉的混合加剧,有利于增加煤炭燃烧的效率;在一定条件下,随着燃尽风速的增加,炉膛中心的高温区域面积增加,而且相对集中;当燃尽风速增加时,锅炉烟气出口温度随之降低;燃尽风风速为50m/s时炉内燃烧状况最佳。     

循环流化床锅炉炉膛低氧燃烧加尾部补燃降低NOx排放的试验研究

在1台70 MW循环流化床工业热水锅炉上,应用炉膛低氧燃烧加尾部烟道补燃技术,降低锅炉的NO_x原始排放浓度。通过降低炉膛内过量空气系数,使炉膛和旋风分离器内呈低氧燃烧状态。由于高温烟气中有残炭和CO的存在,抑制了NO_x生成,同时能够促进NO_x向N_2转化,从而降低了高温烟气中NO_x含量。从旋风分离器中心筒喷入补燃风,可将由于炉膛低氧而未完全燃烧的残炭和CO燃尽,保证了锅炉燃烧效率。采用炉膛低氧燃烧加尾部补燃技术,锅炉的NO_x原始排放浓度从393 mg/m~3降低至115 mg/m~3(@6%O_2),CO的排放浓度控制在4×10~(-6)。     

燃尽风对燃气锅炉燃烧特性影响的模拟研究

针对某台额定蒸发量为75 t/hπ型燃气锅炉NO_x排放量较高的问题,在过量空气系数为1.2的条件下,采用空气分级低氮燃烧方式对其进行改造,在燃气流量一定的条件下分别对原工况以及5种不同燃尽风风量改造方案下炉内温度分布、氧气及NO_x质量浓度分布进行数值模拟,确定了较优的燃尽风风量占比。结果表明:在NO_x质量浓度最高的区域添加燃尽风,新鲜冷空气加入明显降低了炉膛内高温区域的平均温度,有利于降低NO_x的生成;综合考虑炉膛内温度分布及出口截面NO_x排放质量浓度,燃尽风风量占比为10%的改造方案较优。     

600MW煤粉锅炉低NO_x排放模拟及墙式高位燃尽风途径NO_x生成机理探究

为探究空气分级燃烧对NOx生成的影响,针对某台600MW超临界锅炉,基于ANSYS-Fluent软件对其流动、传热、燃烧及NOx生成进行了多组工况数值模拟,得到了炉膛内烟气速度场、温度场和燃烧产物组分浓度分布等。结果表明,炉膛充满度良好,燃尽风工况中主燃区氧浓度较低,CO浓度高,有利于降低氮氧化物的生成。主燃区燃烧在缺氧环境下进行,合理优化墙式高位燃尽风与主燃区氧量配比是关键。随着高位燃尽风风率提高,炉膛平均温度有所下降,但出口NOx并不随风率单调下降,而是在23%时达到最低排放值。     

煤粉锅炉不同负荷下分级燃烧降低NO_x的试验研究

对一台130 t/h煤粉锅炉进行了分级燃烧技术低氮氧化物排放改造,针对低负荷、满负荷和超负荷的不同工况进行试验研究,以寻求合理的配风方案,满足锅炉的稳定运行与NO_x排放控制的双重标准。试验结果表明:锅炉原先的NO_x排放量为800 mg/m~3左右,经改造后,在低负荷(110~125 t/h)下,上部燃尽风开度90%,中二次风8%,NO_x排放值可低至360 mg/m~3;在满负荷(126~139 t/h)条件下,上燃尽风开度80%,中二次风40%,NO_x排放值可低至360 mg/m~3;在超负荷(140~150 t/h)下,燃尽风开100%,中二次风80%,NO_x排放值可低至340 mg/m~3。针对不同工况下分别寻求最佳配风设置,这对合理使用低NO_x燃烧器、降低氮氧化物排放具有重要意义。     

深度空气分级对旋风燃烧锅炉NOx释放影响研究

针对纯燃高碱煤旋风液态排渣锅炉局部高温以及NO_x排放高等问题，通过ANSYS软件数值研究了不同深度空气分级方案对旋风液态排渣锅炉炉内温度场、组分场及NO_x浓度分布的影响。研究结果表明：深度空气分级燃烧不同工况设置合理，形成了良好的富燃料的主燃区与富氧燃尽区，炉内燃烧稳定，旋风燃烧器逆向布置可促进煤粉燃尽，提高锅炉效率。不同深度空气分级工况下，炉内各组分分布特性一致。同时确定了主燃区最佳过量空气系数为0.85,燃尽风量选用逐层降低布置可实现最佳低氮排放，炉膛出口烟温最低为1 375.45 K,炉膛出口NO_x浓度最低为391.14 mg/m³。     

燃煤锅炉采用深度空气分级技术的数值模拟研究

针对75 t/h燃煤四角切向燃烧电站锅炉,为了提高NO_x减排效果,采用数值模拟方法,研究了深度空气分级技术的影响。模拟结果表明：20%燃尽风率下,使用一层燃尽风喷口,会提高射流刚性,新风气流更多分布在靠墙位置,有利于焦炭与CO的燃尽,以及NO_x减排;随着燃尽风量比例提升,锅炉出口(折焰角)的烟气温度提升约50℃,且CO未燃尽量略增加,这些影响在允许范围内;40%燃尽风率工况是NO_x控制的最佳工况,NO_x从原先的448 mg/m³降低到259 mg/m³,这与火焰被拉长、整体火焰温度均匀、还原区范围加大等有关。研究为深度空气分级技术的特点与应用提供了一定的理论支持。     

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.     

燃尽风对炉内流动和燃烧过程影响的数值模拟

燃尽风作为降低锅炉NOx排放浓度的一个措施已在我国得到逐步推广应用。应用数值模拟方法，对1台600MW对冲燃烧煤粉锅炉，在满负荷下燃尽风对炉内流动、燃烧和传热过程的影响开展了研究工作。应用混合分数／概率密度函数法模拟湍流燃烧，用P-1辐射模型开展辐射传热模拟，利用拉格朗日／欧拉法处理气固两相间的动量、质量和能量交换，对挥发份的析出采用单步反应模型，采用动力／扩散反应速率模型模拟煤粉颗粒的表面燃烧。研究发现：一方面，燃尽风的应用改善了炉内气流的充满情况，延迟了煤粉燃烧过程氧气的供应，加强了炉内的还原性气氛，降低了炉内最高火焰温度，有利于降低NOx排放浓度；但另一方面。燃尽风的应用将导致煤粉燃烧效率下降。     

燃尽风率对四角切圆锅炉燃烧及NOx生成特性的影响

对某电厂一台300 MW四角切圆锅炉低氮改造后的NOx生成特性进行了数值模拟计算,分析了燃尽风率对NOx生成特性的影响。分析结果表明:燃尽风率增大时,在主燃烧区喷入空气量减少,导致煤粉燃烧不完全、温度降低;燃尽区的富氧氛围使未燃尽的煤粉进一步完全燃烧;主燃烧区的还原性氛围使得该区域NOx会随着燃尽风率的增大而减少;燃尽区的高温以及较低的CO浓度降低了该区域的还原性氛围,使NOx排放量增加。综合考虑NOx排放和消旋效果,该炉型锅炉采用30%的燃尽风率是比较合理的。     

600MW旋流对冲燃煤锅炉燃烧过程的数值模拟研究

数值模拟是研究锅炉炉内燃烧过程的常用方法。本文采用k—ε等数学模型,对一台600MW超临界锅炉在不同燃尽风风量时炉内的燃烧情况进行了数值模拟。结果表明：改变燃尽风风量对炉内温度场分布、煤粉燃尽率等有较大的影响。     

20 t/h生物质燃气蒸汽锅炉燃烧特性的数值模拟研究

某电厂的生物质燃气蒸汽锅炉系统取消了气化炉出口的水冷装置,气化所得800℃生物质燃气直接送入锅炉中燃烧。考虑到燃气高温、低热值的特点,采取预燃室燃烧、空气分级、切圆送风等燃烧技术,设计了燃气锅炉的燃烧器。为探究不同运行参数下锅炉的燃烧性能,设计了四因素四水平正交试验,利用FLUENT软件探究了燃尽风比例、燃尽风位置(停留时间)、二次风投入方式、过量空气系数对锅炉烟气中NO_x浓度的影响,发现燃尽风比例、燃尽风位置两个因素对NO_x的排放影响较大,并且在燃尽风比例30%、停留时间为0.8 s、α=1.05、二次风按照工况3投入的情况下,烟气中NO_x的浓度最低。然后在正交试验所得最佳工况基础之上,分别探究了不同燃尽风比例、燃尽风停留时间对NO_x排放的影响,发现空气分级技术的脱硝效果明显,随着燃尽风比例的增大,脱硝效率逐渐提高,但同时会影响燃烧效率;停留时间在0.4～0.8 s时,推迟燃尽风的送入起到更好的效果,但此后进一步推迟燃尽风的送入位置对控制NO_x的排放没有明显作用。