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.     

210MW煤粉炉燃烧系统改进的数值模拟

运用CFD软件对某210 MW煤粉锅炉的燃烧过程进行三维数值模拟,针对锅炉实际存在温度分布不好、燃烧效率不高、结渣问题严重,对炉膛进行偏二次风、反切燃尽风及两者联用改进。结果表明:与设计工况相比,单独的小角度偏二次风改进下的炉膛燃烧区温度降低约300 K,水冷壁附近氧气浓度提高,减少了水冷壁的结渣和高温腐蚀;单独小风率反切燃尽风改造后的配风方式更合理,烟气的停留时间增加0.6 s,燃烧区温度提高约373 K,高温区域扩大,炉膛出口烟气热偏差系数减小约0.7%,提高了锅炉的燃烧效率和运行的安全性,但可能加重炉内结渣;二者联用改进既能够很好地改善炉膛的温度分布,扩大炉膛高温区域,提高燃烧区温度约353 K,同时能够减少燃烧器区域的结渣和高温腐蚀,减小炉膛出口烟气热偏差,采用二者联用改造对锅炉运行最为合适。     

燃尽风配风率对炉膛出口烟气温度的影响

以某1000 MW超超临界双切圆燃煤锅炉为模型,利用Fluent软件对烟煤分级燃烧后炉膛出口烟气温度进行了数值计算和分析,并将计算结果与实际改造后的数据进行比较.结果表明:在一定燃尽风配风率下,该锅炉燃烧烟煤时燃尽风配风率提高会导致燃烧中心升高,使分离燃尽风(SOFA)层以上的烟气冷却段缩短,进而导致炉膛出口烟气温度升高.通过对炉膛出口烟气温度公式中的火焰中心系数M进行修正,计算结果基本能满足实际工程改造的需要,具有一定的工程应用价值.     

燃尽风喷口位置对NOx排放的影响

针对一台采用旋流式燃烧器的煤粉炉NOx排放质量浓度较高的问题,采用空气分级燃烧方式以降低NOx排放量,基于CFD软件平台,在额定负荷下,分别对3种不同燃尽风喷口位置的改造方案进行了炉内燃烧及污染物生成的数值模拟,并通过综合比较炉内各参数的变化确定了最佳燃尽风喷口位置．结果表明：燃尽风喷口位置的上移降低了主燃区氧气的体积分数,同时使炉膛内的最高温度降低了23～29K．燃尽风喷口位置对NO,的还原效果、出口烟气温度以及煤粉焦炭转化率的影响较大．当燃尽风喷口位置升高时,NOx质量浓度降低,炉膛出口烟气温度升高,煤粉焦炭转化率下降．经综合比较炉膛出口烟气温度、NOx质量浓度以及煤粉焦炭转化率得出,距最上层燃烧器7．7m处为最佳燃尽风喷口位置．     

对冲锅炉掺烧低水澳煤防结焦技术研究

针对某电厂两台660MW对冲旋流燃烧锅炉掺烧低水澳煤期间锅炉频繁掉焦导致炉膛负压波动较大的情况,通过对掺烧煤种进行煤灰成分分析、热重分析、飞灰粒径分析等实验分析,并结合SCR入口烟气成分分布情况和掉焦期间水冷壁壁温变化情况等参数,得出低水澳煤较高的着火和燃尽温度,以及相对难磨的特性导致实际运行时煤粉粗颗粒较多易贴壁,炉内还原性气氛强,为炉膛水冷壁易结焦的主要原因。实践证明:在制粉系统风粉调平基础上适当减少两侧粉管粉量、降低磨煤机一次风风速和煤粉细度、加深燃烧器碗形配风深度以及调整燃烧器旋流强度、中心风门开度,改变炉膛高度方向温度场等关键措施有效改善对冲锅炉掺烧低水澳煤时两侧墙区域结焦问题。     

分离燃尽风对贫煤锅炉CO和H2S生成特性的影响

以低氮燃烧改造后的某330 MW四角切圆贫煤锅炉为研究对象,采用数值模拟研究了300 MW负荷下分离燃尽风率对炉内燃烧速度场、温度场、CO体积分数场、O2体积分数场、H2S体积分数场及炉膛出口参数的影响,并将模拟结果与试验结果进行对比分析.结果 表明:分离燃尽风率对锅炉燃烧特性以及CO、H2S的生成特性具有重要影响;随着分离燃尽风率的增大,炉膛出口CO体积分数升高,出口NOx质量浓度降低;减小分离燃尽风率有利于抑制炉内高温腐蚀和结渣的发生;综合考虑锅炉运行安全性、经济性及NOx生成特性多种因素后,燃尽风率设置为25％较为合适.     

1000MW塔式直流锅炉炉膛水冷壁管壁温度和热负荷分布的试验研究

对2台1 000MW超超临界压力塔式直流锅炉炉膛水冷壁管壁温度和热负荷分布进行了测量和计算,并对不同负荷工况、不同磨煤机投运方式下的热负荷和管壁温度分布规律以及炉膛上部垂直水冷壁的热负荷分布进行了分析.结果表明:1 000MW塔式直流锅炉炉膛热负荷的分布规律与其他四角切圆燃烧锅炉炉膛热负荷的分布规律基本一致.由于在最上层的燃烧器上方布置了燃尽风,对炉内烟气的扰动加强,导致沿管长方向的热负荷在54m标高处波动较大;在燃尽风喷嘴中心线以上,因受到燃尽风进入炉膛的影响,水冷壁热负荷大幅度下降.为了避免炉膛大比热区传热恶化,可以将处于拟临界点附近的水冷壁布置在低热负荷区域.     

DBEL型W火焰锅炉燃尽风喷口设计

三井巴布科克公司的W火焰锅炉技术,受锅炉结构及风箱位置等因素的制约,使得内直流外旋流的燃尽风喷口不能设置单独的调节装置调节旋流强度,故对燃尽风喷口的结构设计提出更高的要求。利用冷态模化试验和CFD数值模拟软件获得燃尽风喷口的阻力特性和流动特性。使燃尽风与锅炉的热工过程相匹配,实现封闭主流烟气,保证燃烧效率的作用。应用结果表明:当叶片与轴线的夹角为25°-30°时,燃尽风喷口出口射流的旋转动量矩衰减较慢,旋转动能可有效传递至炉膛中心,使得此处的可燃物质与空气充分混合,保证燃尽度。     

700℃四角切圆П型锅炉烟温偏差优化控制

为了研究700℃锅炉的烟气热偏差特性,采用计算流体力学的方法对1台700℃等级四角切圆П型锅炉展开数值模拟研究。基于商用的CFD软件,分析了700℃锅炉的烟气热偏差特性和形成机理,研究了燃尽风的反切和燃尽风的速度偏置对炉内速度场、温度场的影响,重点针对炉膛出口附近的速度分布和温度分布,进行烟气热偏差优化控制。结果表明:当分离燃尽风(SOFA)反切25°时,炉膛出口烟温偏差为63.23 K;相对于反切0°,烟温偏差的降幅达到51.43 K;当右侧SOFA风的速度与左侧SOFA风的速度比值为1.3∶1时,炉膛出口烟温偏差为39.31 K,相对于SOFA风没有偏置时,烟温偏差降低了23.92 K。     

配风对四角切圆锅炉碳排放特性的影响

对某330 MW四角切圆锅炉进行了数值模拟,通过调节配风,分析炉内流动、燃烧、烟气温度和组分含量的变化对碳排放的影响,并将模拟结果与实验结果进行对比.结果 表明:随着风速的增加,过量空气系数增加,燃烧器区域的温度逐渐升高,燃烧器上部及水平烟道区域的温度逐渐降低,说明增加风速会降低炉膛出口烟气温度;随着风速的增加,炉膛出口CO2体积分数和CO体积分数会减小,但工况3的炉膛出口O2体积分数较高,其平均值达到2.19％.     

燃烧器改造前后炉内过程的数值模拟研究

针对一台130t／h切向燃烧锅炉炉膛出现的结渣问题的现场实验和数值模拟发现：炉内的空气动力场特性和较高的炉膛环境温度是炉膛结渣的主要原因。在此基础上，通过增加燃尽风和贴壁风对燃烧器进行局部改造和对燃烧器配风方式的调整，发现改造后炉内实际切圆直径减小，主燃烧区炉膛温度降低，同时贴壁风喷口附近壁面的02浓度增加。现场试验验证了方案的正确性，炉膛结渣消除，高负荷运行的稳定性大大增加．     

生物质颗粒链条锅炉降低一氧化碳排放技术的数值模拟研究

生物质颗粒的挥发分含量远高于煤炭,导致燃烧后产生的烟气中一氧化碳含量严重超标。采用在链条锅炉喉口处增设二次风,在炉膛内设置双层炉拱等措施,一方面能加强炉内的氧气与不完全燃烧物质充分反应,另一方面可以有效延长烟气在炉膛中的停留时间,极大促进烟气中一氧化碳的燃尽,进一步提高锅炉出力及热效率。采用Fluent计算软件,针对采用此种改进结构的生物质颗粒链条锅炉进行了数值模拟。主要对炉内气流分布规律、气流充满度等进行了分析和探究,并通过热态实验加以验证。发现采用增设二次风和加装双层炉拱等措施后烟气中一氧化碳含量显著下降(达到国家排放标准),从而验证了此种改进措施的有效性。所得出的结论可以用来指导实际工程设计。     

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。     

二次风分布对CFB锅炉炉内气固混合及燃烧的影响

对于循环流化床锅炉,通常是将总风量分为一次风和二次风来控制燃烧过程的进行,而大型循环流化床锅炉又进一步将二次风沿炉膛高度方向分为若干层并分布在燃烧室四面墙上来加强对燃烧过程的控制.首先介绍了横向二次风射流对促进循环流化床锅炉气固混合及煤燃烧的作用.在一台燃烧低挥发分煤的循环流化床锅炉上进行的实验,分析炉内流场对该锅炉不同供风模式下二次风在炉内分布情况的影响.在此基础上考察二次风在炉内不同的分配方式对煤的燃尽和炉内温度场的影响.实验结果表明,通过二次风优化可以加强炉内气固混合,促进气体和燃料的扩散,提高燃烧低挥发份煤的CFB锅炉燃烧效率.     

W型火焰锅炉炉内燃烧过程检测实验研究

设计了一套用于大型燃煤锅炉炉内测温、烟气分析及颗粒取样研究的设备,它包括水冷枪抽气热电偶、飞灰等速取样仪和烟气多功能测量分析仪。利用它对某电厂300MW的W型火焰锅炉沿炉膛高度进行了测温、烟气分析及颗粒采样综合测试试验,并测量了颗粒样品含碳量和粒径分布。结果表明：炉内温度和煤粉细度都是影响煤粉燃尽率的重要因素,当锅炉负荷大于260MW时则煤粉细度成为主导因素;该炉磨煤机出力裕度不大,煤质变差时高负荷下煤粉急剧变粗,机械不完全损失和化学不完全损失都增加．是燃尽率低的主要原因。研究结果为掌握该炉燃烧特性和进行相关技术调整提供了有意义的参考信息。     

循环流化床锅炉低氮燃烧的CPFD数值模拟

针对某75 t/h循环流化床锅炉炉膛出口NOx排放超标问题进行分析探讨,以合理的低氮燃烧控制技术为主,辅以SNCR烟气脱硝技术,争取达到NO x超净排放要求。采用CPFD计算方法对循环流化床锅炉炉膛内的气固流动和燃烧特性进行数值模拟,运用低过量空气燃烧法和空气分级技术对锅炉进行低氮燃烧控制,研究一、二次风配比、二次风射流、过量空气系数、循环倍率和颗粒粒径等因素对炉内燃烧及NO x排放的影响。结果表明:通过低氮燃烧控制后,炉内速度场和温度场分布均匀,炉膛出口处烟气流速增加,炉膛平均烟温和出口氧浓度降低,还原性气体CO浓度和优化前基本相同,炉膛出口NOx浓度降低,减排效果显著,为以后的锅炉运行提供实际指导经验。     

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     

1 000 MW超超临界锅炉燃烧优化调整对NOx排放及锅炉热效率的影响

为了控制NO_x排放,在3 100 t/h锅炉上进行了燃烧优化调整试验。通过调整二次风配风方式、主燃烧器上方的OFA风门开度、锅炉运行氧量、燃烧器与燃尽风摆角开度、燃尽风率和磨煤机的投运方式等因素,研究不同工况下炉膛出口NO_x浓度及锅炉热效率变化规律。试验表明:不同的配风方式下,束腰配风工况的锅炉热效率最高,炉膛出口NO_x排放量最低。主燃烧器上方的OFA风门开度在0%~25%之间变化时,炉膛出口NO_x浓度随着OFA风门开度的变大呈下降趋势;OFA风门开度在25%~100%之间变化时,炉膛出口NO_x浓度随着OFA风门开度的变大呈上升趋势;而OFA风门开度在0%~100%之间变化时,膛出口CO的浓度随着OFA风门开度的变大呈下降趋势。锅炉运行氧量变化对燃烧器区域火焰的平均温度影响较小,随着运行氧量的增加,锅炉热效率先升高后降低,而燃料型NO_x的生成量是随着运行氧量的增加而急剧增加的。在实际运行中,燃烧器的摆角向下倾斜,燃尽风的摆角向上倾斜能够延长火焰中心,防止主燃烧区局部高温发生,可以有效的抑制热力型NO_x的产生。在燃尽风率分别为10%、15%、20%和25%时,炉膛出口CO浓度和飞灰中的含碳量随着燃尽风率的升高而增加,炉膛出口NO_x浓度和锅炉热效率则随着燃尽风份额的增加而降低。     

燃煤锅炉冷灰斗结焦原因及对策

针对3台锅炉冷灰斗斜面均出现结焦情况,调整磨煤机分离器挡板角度使煤粉细度接近设计,再调整磨煤机入口一次风量,保证合理的一次风粉管风速及其出口温度,优化磨煤机运行参数,并通过调整主燃烧区二次风和燃尽风挡板开度、炉膛出口氧量和运行负荷,考察锅炉在不同工况下的安全性与经济性。试验结果表明：清除冷灰斗上面的浇筑料降低了炉膛的温度场;锅炉在均匀配风方式下,炉内燃烧情况较好,飞灰含碳量较低,排烟温度较低,炉效较高;高负荷下,炉膛氧量宜控制在4.0%~4.5%。     

无烟煤细颗粒在300MW CFB锅炉内停留时间分析

通过分析我国首台引进型300MWCFB锅炉燃煤特性与结构特点,研究了CFB锅炉燃烧系统各部分的具体结构对无烟煤颗粒炉内停留时间的影响。探讨了在各分燃烧系统内停留时间的计算方法,定量计算了300MWCFB锅炉BMCR工况下细颗粒的炉膛内停留时间和燃尽时间。研究发现:返料管内为还原性气氛,无烟煤颗粒与高温物料在返料管内混合,时间长达2min,热解过程主要发生在该阶段,这种结构极大地促进了无烟煤颗粒的着火和燃尽;炉膛是煤燃烧的主要区域,大颗粒主要在密相区流态化燃烧,直至燃尽;细颗粒燃烧主要发生在稀相区,其在该锅炉炉膛稀相区的停留时间大于其燃烧所需时间;具有一定的下倾角和凹槽的分离器入口烟道和排气中心筒底部缩口并偏置的绝热旋风分离器保证绝大部分的细颗粒返回炉膛,确保细颗粒在炉膛的停留时间超过其燃尽时间;以上结构形式是确保锅炉飞灰含碳量低的根本圆心,这为更大容量CFB锅炉的设计奠定理论基础。