微燃机富氧燃烧室NO_x排放的数值研究

对采用烟气循环富氧燃烧方式设计的50 kW微型燃气轮机的低NOx燃烧室,运用数值软件进行了燃烧模拟计算,从入口氧浓度、水分、进口温度等几个方面对组分分布、及NOx生成规律进行了研究。结果表明:燃烧室出口NOx浓度随着入口温度增加、水分减少、入口氧浓度增加而增大。燃烧室内低NOx生成速率等势面充满整个火焰管,高NOx生成速率等势面分布于火焰下游的氧化性氛围增强的过渡区和掺混冷却区。微型燃气轮机燃烧室采用富氧循环烟气预混燃烧方式,不论入口参数如何变化,燃烧室出口NOx排放浓度都小于5×10-5mol/mol,可以实现低NOx清洁燃烧。     

微型燃气轮机富氧燃烧室数值研究

初步设计了一种采用烟气循环富氧燃烧的微型燃气轮机燃烧室,按燃烧稳定、总压恢复系数、出口温度场调节等几个方面确定燃烧室基本的几何尺寸,二次风及掺混冷却孔的位置,旋流燃烧器的结构等,并利用CFD软件对设计燃烧室的热态流场、燃烧稳定性、燃烧效率、压力损失等性能进行了数值模拟。计算结果表明,设计的燃烧室流场合理,燃烧稳定、效率高,压力损失小,基本达到了设计要求。     

燃气轮机燃烧室预混燃烧器天然气燃料/空气掺混均匀性研究

采用数值模拟与实验研究相结合的方法开展了应用于燃气轮机燃烧室的预混燃烧器中燃料/空气掺混均匀性问题研究。在CHEMKIN软件中建立化学反应网络模型,通过零维模拟研究了燃/空预混不均匀度对NO_x排放的影响规律。针对某预混燃烧器,从影响燃料/空气掺混均匀性角度,采用三维数值模拟手段对预混段长度和燃料孔径结构开展了参数化研究,评估了预混段长度对流场和组分场的综合影响,着重关注燃/空动量比对燃料射流深度的影响,进而分析其对燃料/空气掺混性能的影响。最后,选取2种典型预混燃烧器结构,实验测量了预混火焰在不同当量比工况下的OH分布和NO_x排放。结果表明,相同当量比工况下,2种预混燃烧器火焰结构相似,尺寸变化不大,但燃/空掺混性能更优的火焰OH峰值信号强度低,脉动小;燃/空预混不均匀度直接影响NO_x排放,尤其在高当量比工况下影响更加显著。研究结果将对预混燃烧器优化设计提供参考。     

V94.2燃烧室结构特点

Siemens公司的V94.2燃气轮机的特点是具有2个筒型燃烧室,每个燃烧室有8个燃烧器,可以燃烧低热值到高热值的多种燃料。混合燃烧器还可实现干式低NOx控制及低CO排放。列出了燃烧室的技术规范,说明了燃烧室的结构和组成部件,并分析了其燃烧方式。该燃烧室的长处是使用寿命长,能抑制偶发的压力波动,燃气在透平进口温度均匀,可靠性高。     

循环流化床高浓度富氧燃烧试验研究

在0.1 MW循环流化床富氧燃烧试验系统上,进行了大同烟煤在O2/再循环烟气(RFG)和O2/CO2配气下的高浓度富氧燃烧试验,研究燃烧温度和气氛对燃烧稳定性、烟气中CO2浓度和气体污染物排放的影响。研究结果表明,O2/RFG气氛下,在一次风氧气浓度为49.6%~55.2%、二次风氧气浓度为45.3%~51.7%范围内,循环流化床能够稳定运行,烟气中CO2浓度达到90%以上,SO2浓度为87~197 mg/MJ,N2O浓度为48~78 mg/MJ,NO仅为19~44 mg/MJ。与O2/CO2配气燃烧相比,O2/RFG燃烧时除NO浓度基本不变外,CO与SO2浓度均有一定程度的增加,而N2O浓度则明显降低。     

微型燃气轮机中低热值燃烧室设计及试验研究

微型燃气轮机发电是生物质气化等工艺产生的中低热值燃气的重要利用途径。基于热值为7.5MJ/m3(标准状态)的生物质气和E100型天然气微型燃气轮机设计了一种"单旋流多孔燃料喷射"中低热值低排放燃烧室,并进行了燃烧室部件试验。低压部件试验表明所设计的燃烧室点火顺利、在设计出口温度下燃烧效率高于98.5%、氮氧化物排放小于20 mg/m3。实验结果表明所设计的燃烧室可以实现中低热值燃料的高效稳定低排放燃烧,证明了燃烧室的可靠性,可以进行下一步的整机试验研究。     

O2/CO2气氛下燃煤SO2排放特性的实验研究

在沉降炉实验台上通过在线烟气分析仪考查了燃煤烟气的组成以及燃烧气氛、CO2浓度、温度和燃料/氧气化学当量比对SO2的排放规律。结果表明,相同操作条件下O2/CO2燃烧可获得高达80%左右的CO2浓度,但烟气中CO含量明显高于O2/N2气氛下燃烧时的情况。高浓度CO2的存在使得SO2的排放较常规燃烧方式下有所降低,并且随着气氛中CO2浓度的增加呈递减趋势,但随着燃烧温度的升高,煤粉燃尽程度的增加以及其余含硫物相向SO2的转化使得其排放浓度逐步增加。在2种气氛下,SO2的释放浓度在贫燃料区随燃料/氧气化学当量比f的增加而增加,而在f大于1.2的富燃料区随燃料/氧气化学当量比的增加而降低。     

一种新型中心富燃料直流煤粉燃烧器燃烧性能试验研究

为提升直流煤粉燃烧器在促进煤粉着火燃尽及降低NO_x生成方面的性能，哈尔滨锅炉厂在某原型燃烧器基础上，通过构建两级煤粉浓缩、设置钝体稳燃板及稳燃齿等点火强化及分级燃烧措施，设计开发一种中心富燃料直流煤粉燃烧器。为研究该燃烧器的综合性能，结合燃烧器冷态流动及热态燃烧试验，对比分析原型燃烧器及新型燃烧器的回流区形成、燃烧及NOx生成特性。研究表明，相比于原型燃烧器，新型燃烧器能够在出口处构建更大的回流区分布，且煤粉气流着火位置由90cm附近大幅缩短至10～20cm，煤粉燃烧稳定性明显改善。新型燃烧器在兼顾115mg/m³(O2=6%)较低NO_x排放浓度的同时，能够明显提升煤粉燃尽效果，对应飞灰可燃物含量由6.5～9.5%降低至1.5～3.9%,CO排放浓度由800mg/m³(O₂=6%)以上降低至160mg/m³(O₂=6%)以内，在综合燃烧性能方面较原型燃烧器显现出了更好的优越性。     

燃料稀释和喷嘴布置对甲烷非预混MILD氧燃烧的影响

中度与极度低氧稀释(moderate or intense low-oxygen dilution, MILD)氧燃烧能够同时实现低碳和低NO_x排放,是一种很有前景的燃烧技术。通过实验研究CO2稀释甲烷的非预混MILD氧燃烧炉内CO_2稀释量(30%～80%体积分数)和喷嘴布置(中心燃料喷嘴或中心氧化剂喷嘴)对燃烧和排放特性的影响。实验表明,随着燃料稀释程度的升高,炉内温度和NO排放均降低,但CO排放有所升高。另外,过高的稀释度(如80%)会导致炉内燃烧不稳定,易发生熄火。但预热燃料可以避免这一问题。70%燃料稀释度下,炉内温度分布均匀,NO排放较低(20×10~(-6)),且对当量比、燃料预热温度和氧化剂中氧气浓度的变化不敏感,更有利于MILD氧燃烧的实际应用。此外,实验发现,相比中心燃料喷嘴的布置,中心氧化剂喷嘴布置下,炉内温度分布更加均匀,NO排放极低(≈5×10~(-6)),更有利于建立超低排放的MILD氧燃烧。因此,实际燃烧器设计时可以考虑这种布置。     

泡沫陶瓷内瓦斯气体预混燃烧污染物排放规律试验研究

为研究低浓度煤矿瓦斯气体在泡沫陶瓷内预混燃烧污染物排放的规律,搭建了低浓度瓦斯燃烧实验台,对多种燃烧工况进行实验研究,分析在一段和两段多孔介质燃烧器内,CO和NO的排放随流速、当量比变化的规律。通过试验发现,一段多孔介质(20 PPI)燃烧下,在相同当量比下,CO的浓度先降低后增加,当流速达到一定程度,CO的浓度急剧增加,而NO的排放和燃烧瓦斯的浓度成正比关系,当量比越高,NO的排放浓度越高,且在一定当量比下,NO的排放浓度随流速的变化有一最高点;两段多孔介质(30+40 PPI)燃烧下,在当量比不变的情况下,CO的浓度随流速的增加,先降低后增加,到脱火前,急剧增加,而NO的排放规律和一段燃烧时一致。     

大型循环流化床锅炉尾部燃烧事故研究

对国内大型流化床锅炉尾部烟道再燃烧事故进行综合分析研究,从锅炉本体设计的空气预热器结构、锅炉尾部吹灰器的设置及电厂运行等方面找出事故原因,提出应改进空气预热器结构、严密监视锅炉及尾部烟道运行情况和健全电厂事故预防体系,可供类似工程人员参考。     

空气槽对微型双通道螺旋型过量焓燃烧器工作特性的影响

为了解空气槽对平板微型双通道螺旋型过量焓燃烧器(Swiss-roll燃烧器)工作特性的影响,采用甲烷/空气预混气,在带有空气槽和没有空气槽的平板Swiss-roll燃烧器中进行燃烧实验。实验结果表明:空气槽有助于扩展微燃烧器的可燃极限,使燃烧器在更大的空气过量系数和更小的甲烷流量下工作,同时增加了燃烧器外壁的温度梯度。另外,对带有空气槽的微燃烧器进行了数值模拟。数值结果表明,高温燃气对未燃混合物有很强的加热作用,一方面使预混火焰面发生倾斜,另一方面使预混火焰在微燃烧器内部的位置随着流速、空气过量系数、外界散热的变化而变化。     

油页岩颗粒的燃烧模型

油页岩是一种特殊的固体化石燃料，与煤的热解和燃烧特性有着很大的区别，该文基于实验研究所确定的油页岩均相着火机理和油页岩的热解和燃烧特性，建立了油页岩颗粒的低温段均相燃烧数学模型，在能量方程中耦合了传导，对流和辐射3种形式的传热以及根据油页岩挥发分含量大的特点增加了挥发分解放的热解反应热，同时挥发分的大量释放使得油页岩固体颗粒的密度减少很多，模型中考虑了挥发分的释放对油页岩固体颗粒质量的影响，模型的计算结果与实验数据吻合较好。     

复杂煤质下锅炉燃烧精细化运行技术

混煤掺烧可有效降低火电厂燃料成本,但导致锅炉入炉煤煤质多变且偏离设计煤种。如何在复杂煤质下保障锅炉安全、经济、环保运行,是火电厂亟待解决的重要问题。分析了当前锅炉燃烧涉及的制粉、配风、设计制造等环节的主要瓶颈问题,提出了从燃料输入的优化、锅炉燃烧设备优化改造、燃烧精细运行控制三个方面紧密协同优化的整体解决方案。重点研究和探讨了实现煤粉侧精细控制、炉内精细配风的关键监测及优化运行技术及发展应用现状。锅炉燃烧优化是一个复杂的系统工程,给出的方案为火电厂实施燃烧优化工程提供了必要的设计指导和参考。     

W型火焰锅炉在山西省的应用及存在问题的探讨

在分析W型火焰锅炉特点的基础上,针对山西省阳光发电有限责任公司和阳城国际发电有限责任公司的W型火焰锅炉运行中出现的燃烧不稳定、飞灰可燃物含量高等问题进行了分析和研究。阳光发电有限责任公司W型火焰锅炉燃烧调整表明,对各风门挡板、乏气挡板及消旋叶片进行调整,可以使锅炉运行状况得到明显改善。针对阳城国际发电有限责任公司的特殊情况,提出了改造燃烧器、提高一次风粉初速、一次风粉初温等建议以改善燃烧。     

锅炉降低NOx排放改造

热电分公司地处北京市中心,其特殊的地理位置使其必须将环境保护问题放在首位。为此特别介绍了热电分公司为降低锅炉NOX排放所进行的设备改造和燃烧方式的调整及其取得的效果。     

浓淡型旋流煤粉燃烧器的试验研究及应用

介绍了一种新型浓淡型旋流煤粉燃烧器的结构及工作原理,并进行了冷态试验研究和现场热态性能试验。     

煤粉气流爆燃与炉膛负压变化的数学模型研究

依据混合气体分压定律、状态方程和能量平衡原理,建立了炉膛负压变化与炉内爆燃状况之间的内在联系及相应的数学模型,分析了几种典型燃烧状况下的炉膛负压变化特性,并得出了参与爆燃的燃烧器数量与炉膛负压之间的对应量值关系。该数学模型可准确地反映出炉内正常燃烧、燃烧不稳、燃烧恶化现象以及爆燃状况下的炉膛负压变化程度,但仍需不断完善。     

GE燃机DLN-2.6燃烧系统浅析

介绍了DLN-2.6燃烧系统的结构,分析该系统在PG6111FA+E机组上应用时的各种燃烧模式与切换过程。对该型机组的NOX,CO及O2排放量进行测定,并与采用DLN-2.0+燃烧系统的PG9351FA机组进行比较。     

300MW汽包炉90MW稳燃的应用与分析

通过印尼某电厂300 MW亚临界汽包炉90 MW低负荷稳燃的应用实例,介绍了锅炉燃烧调整的过程,分析比较稳定燃烧的效果,获得合适的风煤比和二次风量。