稳燃腔正交射流燃烧器的设计原则及稳燃机理探讨

稳燃腔正交射流燃烧器是在稳燃腔钝体燃烧器的基础上提出的一种新型煤粉燃烧器,它利用空气动力学原理产生高温烟气的回流,从而强化煤粉气流的着火与稳定燃烧。本文报道了采用该燃烧器进行冷,热态试验的结果,提出了燃烧器设计的原则,并详细探讨了其稳燃的机理。     

煤粉射流吸热着火稳燃机理及新型稳燃技术的探讨

详细地介绍煤粉射流在炉膛内着火的机理，全面地分析了对流换热和辐射换热对不同粒径煤粉颗粒的加热作用，对传统的煤粉着火作了评论和分析，同时分析了其它影响火焰稳定的因素。分析了直流煤粉燃烧器和旋流燃烧器稳燃机理，着重指出了这两类燃烧器各自的优缺点。在综合了直流和旋流煤粉燃烧器优点的基础上，提出了一种多功能、可调节、自适应外旋流、内直流煤粉主燃烧器，初步讨论了其应用的可能性。     

基于可调卫燃带的燃煤锅炉燃烧稳定性分析

介绍了可调卫燃带的技术背景,建立了判断煤粉气流着火稳定性的着火热模型及热平衡模型,在此基础上,详细分析了可调卫燃带对煤粉气流燃烧稳定性的影响。结果表明,煤种和负荷变化时,可调卫燃带能够减小煤粉火焰向水冷壁的辐射传热量,提高燃烧器附近区域内的烟气温度,在低负荷时能够保证人炉煤粉气流具有足够的着火热,使煤粉火焰维持在稳定着火燃烧的热平衡状态。     

富集型燃烧器及多重富集型燃烧器研究

通过对煤粉稳燃燃烧器的研制过程 ,提出了新的煤粉燃烧器的着火稳燃机理 :组织煤粉气流的浓淡分流 ,组织浓 (小 )股煤粉气流的急拐弯 ,让气粉分离 ,煤粉射入高温回流区 ,在这里滞止增浓 ,升温着火 ,形成小火焰 ,并用它点燃整个一次风煤粉火焰 ,即小火点大火的机理。以此着火稳燃机理为指导 ,成功地开发了富集型燃烧器及多重富集型燃烧器 ,已在 1 0 0～ 2 0 0MW机组上得到广泛应用。由于它的喷口小 ,预期多重富集型燃烧器会受到电厂更大的欢迎。     

Study on Reducing Carbon Content in Slag of a Utility Boiler

针对某电厂锅炉由于燃用煤质下降而导致其在实际运行过程中出现燃烧不稳定及炉渣含碳量过高等问题,通过对实际燃用煤种以及炉内燃烧情况进行分析,提出改造燃烧器系统以提高炉内稳燃能力、降低炉渣含碳量,并对改造前后炉膛内的燃烧情况进行了数值模拟.结果表明：改造后的炉膛内,下两层一次风的集中布置,使得主燃区内温度升高,有效保证了煤粉初期的着火和燃烧;下两层二次风的集中布置,提高了二次风对一次风煤粉气流的撑托作用,使下一次风内煤粉颗粒掉入冷灰斗内数量减少,下二次风的推迟送入也保证了煤粉后期的稳定燃烧;炉内燃烧稳定性提高,炉渣含碳量降低.     

浓淡双喷口燃烧器低负荷稳燃技术的研究

针对燃煤机组深度调峰低负荷情况下着火困难、燃烧不稳定的问题,提出了一种对最上层燃烧器进行浓淡双喷口结构优化改造以达到30%负荷以下稳燃目的的方法。以1台300MW锅炉为模型,将最上层单喷口燃烧器改为总热功率与原燃烧器相同并带有浓淡分离装置的2个小型燃烧器。通过理论计算,分析了改造后燃烧器在低负荷下的着火性能,同时通过数值模拟对其燃烧情况进行分析。结果表明:改造后双喷口燃烧器更有利于低负荷下煤粉气流的着火;同时改造后炉内流场、温度场均更加稳定,炉膛内平均温度也有所上升;通过O_2、CO_2摩尔浓度分析可知燃烧更为彻底、稳定,改造后的浓淡双喷口煤粉燃烧器能满足低负荷下的着火及稳燃需求。     

分流式驻涡煤粉燃烧器的试验研究

本文从煤粉燃烧理论出发，采用试验的方法，研究了分流式驻涡煤粉燃烧器的气流结构、煤粉分布特征及燃烧机理。经过分流板和驻涡稳燃器的双重作用，在燃烧器出口处形成了一个高浓度煤粉和高温区，该区域内同时存在着最大的速度梯度、煤粉浓度梯度和温度梯度，从而使煤粉迅速着火，燃烧稳定。实际应用证明，这种燃烧器在提高锅炉的低负荷稳燃能力，节省燃油等方面具有显著作用。     

旋流燃烧器的稳燃及其结构优化分析

简要叙述了国内常见几种旋流燃烧器的稳燃措施，从燃烧器流场和煤粉颗粒运动轨迹的角度分析了对低挥发份煤燃烧稳定性的影响。介绍了新近研究的花瓣稳燃器及其流场特点。指出该稳燃器在加速煤粉气流与高温回流烟气之间的混合时，避免煤粉气流过早向二次风扩散，引导煤粉颗粒进入回流区，有利于燃用低挥发份煤和低负荷稳燃及降低NOx排放等。另外，还介绍了ABT公司最近推出的“弓形”低NOx燃烧器；最后，提出了旋流燃烧器，并提出了旋流燃烧器结构优化的建议。     

一种可调节自适应煤粉燃烧器的数值模拟

提出一种可调节自适应煤粉燃烧器.该燃烧器将一次风分为内外两部分,外一次风为旋流射流,具有能够产生回流区,增加煤粉颗粒在着火区停留时间以及卷吸高温烟气强化着火和稳燃特性;内一次风为直流射流,具有刚性较强,气流穿透度大的特性.采用CFD(Computational Fluid Dynamics)软件对该燃烧器在一定的二次风旋流强度、不同外一次风旋流强度下的燃烧特性如速度场、温度场、氧浓度场、碳浓度分布以及着火特性进行了数值模拟,结果表明外一次风旋流强度对燃烧器燃烧特性有重要影响.当外旋流一次风的旋流强度在0.56～0.88之间时,其燃烧特性变化剧烈.     

若干煤粉燃烧的设计思想分析

我国电站锅炉现阶段在燃料品质、燃烧经济性和环境保护等方面面临着新挑战,而煤粉燃烧器是解决这些问题的关键设备.根据煤粉气流的着火过程和稳燃机理,阐述了燃烧器设计中组织好煤粉颗粒多级浓缩和逐级着火的重要性,是新型燃烧器设计原则的重要内容.对我国所使用的若干稳燃能力强的直流和旋流煤粉燃烧器的结构及其工作原理进行剖析,说明了这些燃烧器煤粉气流组织过程中的设计思想和特点,论证了上述观点的正确性,同时例举了组织多级浓缩和逐级着火的具体措施,并对一些可能的改进进行了讨论.期望对现有燃烧器设计思想的总结和分析有利于新型燃烧器的研发.     

低NOx排放燃烧技术及燃烧优化的试验研究

介绍了煤燃烧过程中NOx生成机理和电站锅炉采用低NOx燃烧技术.通过对某电厂670 t/h锅炉进行炉膛出口氧量、一次风速、二次风配风方式、燃烧器上、下组的给粉方式、一次风煤粉浓淡比等对NOx排放量、飞灰可燃物含量和锅炉再热蒸汽温度的影响规律的试验研究.得出水平浓淡风煤粉燃烧技术能降低NOx排放量,确定了给出锅炉优化运行方式.试验结果表明燃烧优化调整是提高锅炉运行的经济性和降低NOx排放量的有效方法.     

超浓相火焰燃烧难燃煤探讨

研究表明，煤粉气流着火存在最佳煤粉浓度，在最佳浓度时火焰传播速度和温度可达到最大值，试验得知难燃煤粉气流从喷嘴出口的最佳风、粉重量比接近1.0时着火、燃烧稳定。将一次风粉混合物通过喷嘴前的分离器，分离成超浓和稀淡两股，分别送入炉膛四角内外并列下倾布置的对应喷嘴，形成炉膛中央的浓粉区，近墙四周为富氧淡粉的“风包粉”气流，构成下射“W”形新的切圆旋转燃烧，利于难燃煤及早着火、稳定燃烧、充分燃烬。文中简要介绍燃烧器设计和调控要点     

Mechanism analysis on the pulverized coal combustion flame stability and NOx emission in a swirl burner with deep air staging

Low NOx burner and air staged combustion are widely applied to control NOx emission in coal-fired power plants. The gas-solid two-phase flow, pulverized coal combustion and NOx emission characteristics of a single low NOx swirl burner in an existing coal-fired boiler was numerically simulated to analyze the mechanisms of flame stability and in-flame NOx reduction. And the detailed NOx formation and reduction model under fuel rich conditions was employed to optimize NOx emissions for the low NOx burner with air staged combustion of different burner stoichiometric ratios. The results show that the specially-designed swirl burner structures including the pulverized coal concentrator, flame stabilizing ring and baffle plate create an ignition region of high gas temperature, proper oxygen concentration and high pulverized coal concentration near the annular recirculation zone at the burner outlet for flame stability. At the same time, the annular recirculation zone is generated between the primary and secondary air jets to promote the rapid ignition and combustion of pulverized coal particles to consume oxygen, and then a reducing region is formed as fuel-rich environment to contribute to in-flame NO_X reduction. Moreover, the NOx concentration at the outlet of the combustion chamber is greatly reduced when the deep air staged combustion with the burner stoichiometric ratio of 0.75 is adopted, and the CO concentration at the outlet of the combustion chamber can be maintained simultaneously at a low level through the over-fired air injection of high velocity to enhance the mixing of the fresh air with the flue gas, which can provide the optimal solution for lower NOx emission in the existing coal-fired boilers.     

径向外浓内淡旋流燃烧器NO_x排放和燃尽率的试验研究

在一台1 MW的热态煤粉燃烧试验炉上进行热态模拟试验,用两台双调风旋流燃烧器对冲燃烧,并且在主燃烧器上方的不同位置还布置了燃尽风装置(OFA)。主燃烧器使用的是变截面的一次风管和碰撞环相结合,在一次风管内,风粉气流在惯性的作用下分离为外浓内淡的环状气流,从而实现了燃烧器喷口处沿直径方向的浓淡分布。通过对陕北神华优质烟煤、山西河津劣质烟煤和山西长治贫煤这三种特性相差较大的煤的燃烧对比实验,得到了燃尽风布置的相对位置变化,一次风率、内二次风率、外二次风率的变化,内二次风、外二次风旋流强度等因素的变化,对NOx的生成和对飞灰含碳量的影响作用,同时也得到了NOx的生成和燃尽率之间的相互关系,以及对燃烧的稳定性、经济性的影响因素,其结果对工程设计和实际应用有着重要的指导意义。     

低NO_x燃烧与脱硝经济运行的实践

吴泾热电厂2×300MW级燃煤供热机组脱硝设备,采用低NOx燃烧加选择性催化还原法(SCR)脱硝系统。介绍了SCR的化学反应机理、反应器安装位置、分段配风燃烧技术,分析了低NOx燃烧工况和运行参数,结果证实了:对分段配风的低NOx燃烧器来说,有效控制主燃烧区的风量,在总风量不变的条件下,加大可水平摆动的分离燃烧器(SOFA)配风量和加大SOFA配风距离是有效降低NOx的生成、减轻SCR的负载、降低耗NH3的有效方式;当燃用低值煤和可磨性差煤,使相对一次风量增加时,应降低二次风的配风量,用一次风总量自动实时修正二次风的配风量是实现自动低NOx燃烧调整的有效途径;适当降低二次风与炉膛的差压是防止二次风配风不均和控制主燃烧区风量的有效方法。     

一种旋风燃烧器内煤颗粒燃烧及沉积特性的研究

采用数值模拟与试验相结合的方法研究了某旋风燃烧器内煤颗粒的燃烧及沉积特性．结果表明：该燃烧器在不同负荷下均能实现高温燃烧（1700K以上）,并获得较高的燃烧效率及捕渣率．煤颗粒主要在燃烧器前部沉积,且上下壁面的分布几乎一致;较小的煤颗粒跟随性好,不易沉积,60μm以上的煤颗粒几乎能在燃烧器中前部全部沉积下来并附壁燃烧;较小的过量空气系数及适中的一次风率（O．3～0．35左右）能保证煤颗粒在燃烧器内壁面上沉积分布较均匀,不至于造成低温区域燃烧通道煤粉堵塞．     

浓淡偏差射流稳定煤粉火焰的燃烧试验研究

利用一种新型煤粉浓淡偏差射流燃烧器,在单火嘴燃烧试验台上对浓淡偏差射流燃烧性能进行的热态模拟试验及其结果。试验结果分析表明：采用局部浓缩的方法提高煤粉浓度,以改变一次风射流中的煤粉浓度分布实现浓淡偏差燃烧,可以有效地强化和稳定燃烧,并具有良好的低负荷稳燃性能。     

旋流燃烧器的稳燃性能分析

针对旋流燃烧器燃烧低挥发份煤的稳燃问题,介绍了扩口、扩锥、浓淡燃烧、齿环稳燃器等国内外的稳燃措施,采用数值方法模拟了旋流燃烧器一次风流场,详细分析了旋流燃烧器的流场特性。分析得出,扩口、扩锥、浓淡燃烧等稳燃措施没有考虑煤粉气流进入炉膛与高温烟气的迅速混合问题。在这些稳燃措施的流场中,煤粉气流进入炉膛,除脉动外,首先沿回流区外缘流动,向外扩张,而不是迅速与热烟气混合,因此,对于低挥发份煤不能起到良好的稳燃作用。提出了解决旋流燃烧稳燃问题的新的研究方向,拓展了稳燃理论,介绍了花瓣形稳燃器,为旋流燃烧稳燃技术的发展提供了新思路。图8参9     

燃煤电站锅炉NOx排放的控制措施

基于我国燃煤电站锅炉NOx排放的实际情况,在对影响其NOx排放各因素进行分析的基础上,细化了低氧燃烧、空气分级燃烧、低NOx燃烧器和燃料分级燃烧技术在我国电站锅炉的应用,指出锅炉设计中应尽可能选用切向燃烧方式,将再燃技术应用于降低燃用低挥发分煤的固态排渣电站锅炉设计和改造中以进一步降低NOx排放并满足国家标准的要求,锅炉运行中尽量减小各喷口风粉量的偏差,合理组织沿炉膛水平方向和高度方向(倒梯形、缩腰形等)的分级燃烧实现降低NOx排放的最佳效果.