空气分级炉膛煤粉燃烬模型及实炉试验对比

传统的炉膛分区段传热设计模型忽略了煤粉燃烬计算,适用于非空气分级燃烧。随着空气分级低NOx燃烧技术的普遍应用,在炉膛分区段传热计算中引入煤粉燃烧模型以确定沿炉膛高度燃烬分布,对于提高炉膛上部屏式或辐射受热面蒸汽温度设计准确性有较为重要的意义。建立了改进型分区段传热计算和煤粉燃烧相耦合的空气分级炉膛燃烬和传热模型,对一台空气分级低NOx燃烧锅炉进行了全负荷工况试验,采用该模型对试验工况进行燃烬和传热模拟,得到空气分级锅炉炉膛煤粉燃烧过程的物理图景以及煤粉沿炉膛高度燃尽分布,并研究了燃烧模式和表面反应动力学参数等对燃烬度分布的影响。结果表明,炉膛出口煤粉颗粒燃烬度数值解与大部分测试数据吻合较好,煤粉颗粒燃烧后期灰分引起热退火抑制效应以及炉内局部烟气含氧量分布不均匀是引起模型误差的主要因素,所建立的燃烧和传热耦合模型与传统的炉膛分区段传热模型计算量相当,适合工程应用。     

沥青搅拌机用小型煤粉预燃室燃烧器

<正>小型煤粉预燃室燃烧器是一种燃烧煤粉的新型炉窑烘干加热设备,具有体积小、热利用率高、节能环保、使用方便等优点,目前在沥青搅拌机上使用较多。本文在介绍沥青搅拌机用小型煤粉预燃室燃烧器所用燃料(煤粉)的基础上,介绍其组成、功用及维护方法。1.煤粉小型煤粉预燃室燃烧器使用的燃料为煤粉,使用时应主要考核煤粉的煤质和粒径。为便于介绍小型煤粉预燃室燃烧器组成及功用,先将     

锅炉内煤粉燃烧数值模拟研究

首先利用商业软件FLUENT建立了高炉内回旋区煤粉燃烧三维数学模型,随后分析了煤粉燃烧过程的速度场、颗粒轨迹,最后从不同煤比和不同富氧率2个方面对煤粉燃烧过程进行了研究,对今后高炉运行过程中怎样调整有十分重要的借鉴意义。     

高压煤粉混合及发电装置的设计

针对高炉煤粉喷吹过程中煤粉混合不均匀、压能浪费的问题,提出了一种新型工业设备——高压煤粉混合及发电装置。主要由直通闭式叶片轮、对称直通式空心轴转子组成。利用多叶道分流原理,使煤粉混合更均匀;由能量守恒定律,将高压煤粉压能转化为叶片轮的机械能并带动发电机转子转动,实现了煤粉发电的创新。用Solid Works对该装置进行了建模,用FLUENT对煤粉在叶道中的流场分析。结果表明,煤粉能较好的进入装置与空气混合,推动叶轮旋转发电。     

低NOx排放的"风包粉"浓淡煤粉燃烧技术

提出了一种低ＮＯｘ排放的煤粉燃烧技术──“风包粉”浓淡煤粉燃烧技术。分析了这种技术降低ＮＯｘ排放的原理和技术措施，并指出这项技术在低ＮＯｘ排放的同时，还具有低负荷稳燃、高燃烧效率、防止结渣和防止高温腐蚀的性能。介绍了这项技术的一些试验结果和应用情况。     

200MW机组锅炉小油量气化燃烧直接点燃煤粉技术改造

阐述了针对富拉尔基发电总厂锅炉小油量气化燃烧直接点燃煤粉的原理及技术改造。通过改造，有利于煤粉锅炉的启动、停止以及任意低负荷下的稳燃，同时可以达到节油的目的。     

中心给粉旋流燃烧器气固两相流动的数值模拟

电厂采用的煤粉燃烧技术应达到稳燃、低污染、防结渣及防高温腐蚀的要求。中国电厂燃用煤的煤质偏差,煤种多变。在燃用这些煤的时候,锅炉的稳燃能力较低。针对这些问题,提出中心给粉旋流煤粉燃烧技术。由于燃烧器的气固流动特性对燃烧器的性能有很大的影响,利用可实现的k-ε和Lagrangian随机轨道模型对中心给粉旋流燃烧器的气固两相流动进行数值模拟,并将计算结果和三维相位多普勒测速技术(Phase-Doppler anemometry,PDA)试验结果进行详细比较,计算值和试验值速度分布的趋势基本相同。计算和试验结果表明,在轴向方向产生了回流区,切向速度分布出现典型的Rankine涡结构,中心线附近区域的径向速度小。当颗粒的轴向速度衰减为0之后,颗粒的运动方向发生偏转,开始向后上方运动。颗粒迂回型运动轨迹延长了煤粉在回流区中的停留时间。     

四角切圆锅炉炉内煤粉燃烧过程数值模拟

利用计算流体动力学软件PHOENICS 3.5对一台200 MW四角切圆水平浓淡燃烧煤粉炉进行数值模拟研究,采用多流体两相流动模型及煤粉燃烧综合模型,计算得出在垂直方向不同二次风风量分布的工况下,炉内各截面处的烟气温度、燃料浓度、燃烧产物组分浓度以及炉内辐射热流的分布。结果表明,在燃烧器出口处出现了高煤粉浓度和烟气高温区,并出现气固两相分离的现象,使得煤粉着火及时,燃烧器区域维持较高温度,并防止水冷壁结渣,炉内温度、炉膛出口氧量和飞灰可燃物的计算结果和试验结果相比,吻合较好。二次风分级配风工况下,下部燃烧器区烟气温度升高,但氧气推迟混入,相应位置飞灰可燃物有所增加。计算模型能够合理地模拟水平浓淡煤粉气流在大型锅炉炉膛内的燃烧过程,适用于运行工况的优化和炉内污染物的控制。     

低散热压燃点火天然气发动机的设计与试验

为实现单一燃料天然气的压燃着火，针对天然气自燃温度高的特点，设计了具有低散热结构的分隔式燃烧宣，同时设置了进气管空气加热装置和分隔室内陶瓷电热塞加热装置。实验研究了分隔宣通道尺寸、进气管空气加热温度、燃烧室陶瓷隔热涂层对天然气压燃着火过程的相关影响。     

燃烧加热污染空气对超燃冲压发动机性能影响研究

针对燃烧加热地面试验设备存在的工质污染问题,采用数值模拟方法研究了燃烧加热污染空气对氢燃料超燃冲压发动机性能的影响。以飞行马赫数Ma=6.5,当量油气比ER=0.6为计算基准状态,分别对纯净空气和污染空气来流下氢燃料超燃冲压发动机的整机流场和性能进行了对比计算分析。燃烧化学反应模拟采用了改进的H₂/O₂七组分八方程模型,湍流模型为标准的 k-ε模型,并采用直连式燃烧室试验数据进行了数值方法的验证。研究结果表明:(1)相对于纯净空气来流,污染空气来流下的超燃冲压发动机推力和比冲均有所下降。(2)采用酒精燃烧加热器的前提下,来流参数匹配静温、静压、马赫数时,发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而匹配总温、总压、马赫数时相差最大。(3)来流参数匹配总焓、静压、马赫数的前提下,采用氢燃烧加热器时发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而采用甲烷燃烧加热器时相差最大。      

煤粉颗粒燃烧过程可视化研究

基于McKenna型燃烧器,研制了双光路成像系统,对煤粉颗粒燃烧过程中的背光投影轮廓图像和自发光光强分布信息进行同步采集,观察了不同高度位置煤粒的运动、着火和燃烧过程。针对烟煤和无烟煤颗粒燃烧实验中出现的挥发组分着火燃烧、碳黑形成、焦炭着火燃烧等现象进行了分析,发现两种煤种分别以均相着火和非均相着火为主。同时对煤颗粒燃...     

基于彩色相机的运动燃煤颗粒温度测量研究

基于McKenna燃烧器的平面火焰携带流燃烧器系统的燃烧环境,采用彩色相机测温系统对运动中的燃煤颗粒进行拍摄。彩色相机测温系统经过黑体炉进行温度测量标定后,利用其r、g波段的响应,采用双色法对燃煤颗粒的温度进行测量。测温系统的标定采用基于BP神经网络训练的方法进行,通过对蜡烛燃烧火焰的拍摄,将得到的颗粒温度与热电偶数据进行对比,验证了测温系统的可靠性。实验研究了燃烧器出口不同距离处燃煤颗粒的温度信息,结果表明,燃煤颗粒温度随颗粒到喷嘴出口距离的变化整体呈先上升后下降趋势。该结果为研究煤粉燃烧过程及着火机理提供了参考。     

适用于燃用贫煤1 025 t/h锅炉的中心给粉旋流燃烧器

提出了中心给粉旋流煤粉燃烧器,并针对某厂采用EI-DRB型燃烧器设计燃用贫煤的1 025 t/h锅炉稳燃能力差,不能燃用设计煤质的问题,进行了实验室冷态试验及锅炉冷、热态试验,得出了新型的燃烧器结构,并将下层8只燃烧器改造为新型燃烧器.试验表明,中心给粉燃烧器的回流区最大直径、长度与燃烧器最外层直径之比分别为1.40和1.89,可卷吸足够的高温烟气及时点燃煤粉,得出了外二次风叶片角度、一次风量、二次风量及三次风对燃烧器出口射流的影响规律;在实际运行参数下,EI-DRB型燃烧器没有回流区,不利于稳定燃烧.得出了二次风挡板开度和给粉机转数对燃烧器出口处温度场的影响规律.采用新型燃烧器后,锅炉效率提高,当电负荷降至140 MW时,锅炉可以不投油稳定运行,在燃用贫煤、无烟煤和贫煤的混煤时(混合比为11),锅炉在高负荷和低负荷下均可稳定运行.锅炉NOx排放下降.     

Effect of devolatilization model on flame structure of pulverized coal combustion in a jet-burner system

Journal of Mechanical Science and Technology - A numerical simulation was performed with the two competing model in the devolatilization process for a pulverized coal combustion jet flame by means...     

立体分级燃烧对NO_x排放特性的影响

采用水平浓淡燃烧器及燃尽风联用的立体分级燃烧技术,对某台220 t/h燃烟煤、矩形炉膛锅炉机组进行降低NOx排放的改造,并对其进行试验研究.重点考察水平浓淡燃烧器、二次风配风方式和不同燃尽风份额对NOx排放量、炉膛温度水平、CO、CO2的影响规律.研究表明,采用新型水平浓淡燃烧器后,在强化燃烧的同时,可降低13%左右的NOx排放量;二次风配风方式对NOx排放影响明显,采用倒宝塔配风方式可降低NOx排放浓度至408 mg/m3;在燃尽风份额分别为0、0.21、0.31和0.43时,除出口氧量增加外,CO、CO2、飞灰碳体积分数变化不大,主燃烧区域温度水平总体呈降低趋势,燃尽区温度水平呈现先增加后降低趋势,NOx排放浓度持续降低.在未投三次风情况下,NOx排放浓度可降低到363 mg/m3.改造后,NOx排放浓度可稳定在450 mg/m3以下,为浓淡燃烧与燃尽风联用技术在大容量锅炉机组上的推广提供重要技术依据.     

Examination of flame length for burning pulverized coal in laminar flow reactor

Because there has been a recent increase in the use of low calorific coal compared to standard coal, it is crucial to control the char flame length governing the burning life-time of coal in a coal-fired utility boiler. The main objective of this study is to develop a simplified model that can theoretically predict the flame length for burning coal in a laboratory-scale entrained laminar flow reactor (LFR) system. The char burning behavior was experimentally observed when sub-bituminous pulverized coal was fed into the LFR under burning conditions similar to those in a real boiler: a heating rate of 1000 K/s, an oxygen molar fraction of 7.7 %, and reacting flue gas temperatures ranging from 1500 to 2000 K. By using the theoretical model developed in this study, the effect of particle size on the coal flame length was exclusively addressed. In this model, the effect of particle mass was eliminated to compare with the experimental result performed under a constant mass feeding of coal. Overall, the computed results for the coal flame length were in good agreement with the experimental data, particularly when the external oxygen diffusion effect was considered in the model.     

Pulverized coal flow metering on a full-scale power plant using electrostatic sensor arrays

On-line continuous monitoring of pulverized coal in fuel injection pipes will allow power plant operators to optimize fuel conveying conditions and ultimately to achieve higher combustion efficiency and lower atmospheric emissions. This paper presents the design, implementation and trials of a prototype instrumentation system for the on-line measurement of pulverized coal on a full-scale power plant. An array of three identical arc-shaped electrostatic electrodes is housed in a sensing head to derive particle flow signals. Pulverized coal flow parameters such as velocity, mass flow rate and fuel distribution among the injection pipes from the same pulverizing mill are obtained by processing the signals and fusing the resulting measurements. On-plant demonstration trials on 560 mm bore pneumatic conveying pipes feeding a 600 MW boiler were undertaken following system evaluation tests on a 50 mm bore laboratory test rig. Experimental results demonstrate that reliable monitoring of pulverized coal flow parameters is achieved and that the system is able to track both transient and long-term fluctuations of pulverized coal flow in fuel injection pipes under real power plant conditions.