对煤粉空气混合物中火焰传播及其机理研究的综述

煤粉空气混合物中的火焰传播对煤粉着火燃烧稳定和强化具有重要意义。本文综述了国内外对煤粉空气混合物中火焰传播、传播机理及其数学模型的研究。研究认为,火焰传播速度、煤粉加热速度、燃烧化学反应速度、反应物和反应产物的扩散速度中最慢的因素控制火焰的传播;煤质、煤粉浓度、煤粉颗粒尺寸和湍流交换对火焰传播速度有影响;挥发分析出、煤粉浓度、颗粒尺寸三者的相互制约关系对火焰传播的作用有待作进一步的研究。     

锅炉燃烧诊断技术研究

本文较全面地介绍了国内外在开发锅炉燃烧诊断技术方面的成果,包括燃烧微压波动诊断技术、炉内燃烧区域未燃尽碳预测技术、燃油和燃煤锅炉火焰监测技术、基本火焰颜色定量分析的燃烧诊断技术、基本煤粉火焰信号频谱估计的燃烧稳定性诊断技术等.在包括日本等国家的研究成果的同时,也包括作者进行研究的结果.这些技术可为电力工业有关方面的人员参考和借鉴。     

基于光谱分析的煤粉火焰复合判据和燃烧诊断研究

该文研究了煤粉火焰辐射光谱信号，发现在煤粉锅炉中不仅不同火焰及炉墙的黑度不同，在煤粉不同燃烧阶段还存在一些特征谱线。根据是否存在这些特征谱线，以及测得的火焰黑度和火焰的光谱辐射强度可以可靠地构造火焰是否存在的判据。在350MW煤粉锅炉上的实测数据验证了这种复合判据的正确性。这可以给锅炉提供一种新的可靠的火检方法。作者还采用人工神经网络算法根据火焰的黑度和一定波段范围的辐射强度对煤粉火焰的燃烧状况进行诊断作了初步研究，结果表明可以对燃烧的不同状况进行诊断，将有助于优化燃烧。     

一次风速度和煤粉质量浓度对等离子燃烧器一级燃烧筒点火特性的影响

为了研究一次风速度和煤粉质量浓度对等离子燃烧器一级燃烧筒点火特性的影响,建立了等离子燃烧器一级燃烧筒点火特性试验台。通过测量一级燃烧筒内煤粉火焰的温度,以及观察燃烧筒喷口煤粉火焰的稳定性,得到了煤粉质量浓度和一次风速度对点火特性的影响规律。试验表明:在燃用蒙南烟煤的情况下,等离子直接引燃煤粉过程中,挥发分的析出和着火比常规点火方式提前,煤粉燃烧的整体温度较高;当一次风速度为18m/s,要形成稳定的火焰,一级燃烧筒内的煤粉质量浓度不能低于0.15kg/kg。     

煤粉浓度对着火区火焰稳定性影响的研究

本文分析煤粉浓度对火焰稳定性的影响,并在煤粉燃烧试验台上进行了试验。试验表明,在试验煤粉浓度范围内,随着煤粉浓度的提高,着火区煤粉气流的火焰稳定性也提高。     

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。     

复杂曲面花瓣燃烧器煤粉燃烧数值分析

应用贴体坐标结构化网格对复杂曲面的花瓣燃烧器进行三维(360°)煤粉燃烧的数值模拟。给出花瓣燃烧器的流场、颗粒场、温度场和浓度场,分析花瓣燃烧器的稳燃及低NOx燃烧原理和特性。计算结果表明,在花瓣稳燃器的作用下,煤粉气流进入炉内能立即在瓣后着火燃烧,并在径向回流区中形成稳定的"值班火焰",为整个风粉气流的着火燃烧提供稳定的热量来源。花瓣燃烧器的火焰在炉内呈花瓣状,造成局部缺氧区,有利于降低NOx的排放和低挥发分煤在广泛负荷范围内的稳定着火和完全燃烧。     

阳泉二电厂W火焰锅炉燃烧数值试验研究

对W火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、换热和气固两相湍流燃烧进行了全面的数值模拟,详细预报了几种工况下阳泉二电厂W火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、温度场分布及煤粉颗粒的燃烬情况等,以寻求最佳的燃烧工况。     

阳泉二电厂W火焰锅炉燃烧数值试验研究

对Ｗ火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、换热和气固两相端流燃烧进行了全面的数值模拟,详细预报了几种工况下阳泉二电厂Ｗ火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、温度场分布及煤粉颗粒的燃烬情况等,以寻求最佳的燃烧工况。     

高温低氧气氛下煤粉颗粒燃烧特性实验

在平面扩散火焰煤粉燃烧实验台上,采用光纤光谱仪测量了煤粉颗粒燃烧辐射光谱,根据普朗克定律和双色法研究了不同热氛围(热协流)温度(1 400~1 800 K)和氧体积分数(5%~20%)下煤粉燃烧的颗粒温度和发射率变化规律。实验结果表明:平面扩散火焰燃烧器可以为煤粉颗粒燃烧提供一维稳定且均匀的热氛围;当热氛围氧体积分数从5%增加到20%,煤粉颗粒平均温度增加了约270 K;相同氧体积分数下,当热氛围温度从1 400 K提高到1 800 K,煤粉燃烧的颗粒平均温度增加了460 K左右,着火距离缩短,火焰亮度提高。     

电站锅炉煤粉燃烧器一次风煤粉气流火焰传播特性试验研究

采用煤燃烧试验室的专项试验装置和规范化的测试工艺，对包括无烟煤、烟煤和褐煤在内的五种动力用煤的煤粉气流火焰传播速度进行测试，试验结果表明：煤粉浓度、煤粒尺寸、煤粉气流的初始温度和煤质特性等对层流火焰传播特性均有不同程度的影响     

沙角C电厂锅炉微油点火技术应用的试验分析

对沙角C电厂锅炉微油点火技术应用进行试验分析的结果表明,利用原有WRTE大油枪加热炉温制取热风的方式启动磨煤机,使炉膛得到预热,有利于微油点火初始阶段煤粉的引燃和燃尽。气化微油点火燃烧器投煤后煤粉能顺利点燃,火焰明亮,燃烧器喷口火焰温度始终保持在较高温度,燃烧稳定,燃烧器在启动过程中壁温正常,不结焦。计算分析发现,2号锅炉气化微油点火技术的应用能使电厂启动节油率达到89％,取得了良好的经济效益。     

稳燃腔燃烧器少油点火的研究与应用

阐述少油点火技术的优势，研究稳燃腔燃烧器少油点火的机理，建立直接点火热平衡方程，找出较接近实际的计算小油枪出力的方法．在无烟煤锅炉上点火应用取得了显著节油效果。     

煤粉无焰氧燃的试验研究

将无焰氧燃技术应用于煤粉的燃烧,对煤粉无焰氧燃的装置进行设计,并在不同的工况对燃烧室内煤粉燃烧的火焰形态,燃烧室内温度分布,以及污染物的排放进行研究。试验表明,在特定的工况下火焰前沿消失,整个炉膛内呈透明,温度均匀,炉膛中燃烧特征与无焰燃烧特征相同,同时因为燃烧反应发生在整个燃烧室中,燃烧室中温度均匀,污染物排放极低。     

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。     

小油量气化燃烧直接点燃煤粉技术的研究应用

介绍了小油量气化燃烧直接点燃煤粉技术的原理、系统组成、控制策略及该技术在应用过程中运行与试验情况。运行与试验结果表明,该技术完全满足褐煤风扇磨直吹式制粉系统、烟煤中间储仓制粉系统锅炉启停以及低负荷稳燃过程中节约大量燃油的目的。     

新型旋流燃烧器--花瓣燃烧器的研究与应用

针对旋流燃烧器燃烧低挥发分煤时存在的问题，提出了一种既能起到良好稳燃作用又能降低NOx排放的新型旋流燃烧器——花瓣燃烧器。该燃烧器充分考虑了煤粉气流与高温烟气的迅速强烈混合问题，能在其背流面形成径向和轴向多种回流区，增大进入回流区的煤粉量，有利于低挥发分煤（贫煤和无烟煤）和低负荷运行时煤粉的着火与稳燃，并降低NOx的排放。介绍花瓣燃烧器工作原理，分析其流场特性，论述其优越性。经在某电厂燃用贫煤的210MW机组锅炉中应用，取得了稳燃不结渣的效果。     

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。     

四角切向燃烧煤粉锅炉炉内气流组织与数值模拟

四角切向燃烧是我国电站煤粉锅炉广泛采用的燃烧方式。在实际运行中,由于气流在炉膛出口处有残余旋转,造成水平烟道两侧烟气的温度场和速度场分布不均,容易发生气流偏斜,导致火焰贴墙,引起结渣及燃烧不稳定。为了清楚地展示炉内气流分布情况,对四角切向燃烧煤粉锅炉炉内可能出现的几种气流组织工况分别进行了数值模拟,并分析了炉内气流的分布特性,得到了引起气流偏斜、火焰贴墙、结渣及燃烧不稳定的主要因素,为四角切向燃烧的煤粉锅炉内部的气流组织研究及其燃烧调整提供了重要的参考依据。     

煤质下降对炉内燃烧稳定性的影响及解决措施

分析了燃煤质量下降对电站燃煤锅炉炉内火焰温度水平、燃烧器出口区域火焰温度水平及入炉煤量、风量、燃烧器出口煤粉气流速度的影响,进而对煤粉气流着火过程和炉内燃烧稳定性的影响。对此,提出了采用切圆燃烧锅炉卫燃带背火侧分块布置和PCSB煤粉燃烧器等措施,这些措施对于燃用低挥发分难燃煤种锅炉效果极为显著。