多通道逆喷旋流燃烧器不同负荷下煤粉燃烧特性研究

旋流燃烧器煤粉燃烧特性与其结构参数及运行工况密切相关，是工业煤粉锅炉的研究重点。为了研究煤粉在多通道逆喷旋流燃烧器不同负荷下的燃烧特性，以热态试验台架为基础，采用高温热电偶、烟气分析仪和高速摄像机3种手段对预燃室内的温度分布、组分浓度分布及预燃室外的火焰形态进行测量，分析不同负荷下煤粉在预燃室内、外的燃烧过程。试验结果表明：多通道逆喷旋流燃烧器在不同负荷下均可实现煤粉稳定燃烧，负荷最低可至35%;煤粉呈现“风包火、火包粉”的径向分级燃烧状态，其中低温空气层保证预燃室结构长期稳定运行，高温无氧强还原性气氛保证煤粉快速着火稳定燃烧同时抑制燃烧初期NO_x生成；低负荷运行时，煤粉燃烧过程集中在预燃室内且燃烧强度较高，温度较高其峰值均值为1 204℃,无氧区域较大时强还原性气氛中CO浓度较高，预燃室外无形态稳定火焰；中、高负荷运行时，预燃室内煤粉燃烧强度略低，温度较低时其峰值均值分别为1 087℃、1 090℃,无氧区域较小时强还原性气氛中CO浓度较低，燃烧过程延伸至预燃室外，形成稳定的旋流火焰，其直径和发散角度分别维持在750 mm和25°左右，而火焰长度则由2 627 ...     

预燃室旋流煤粉燃烧器低负荷运行燃烧特性试验研究

预燃室旋流燃烧器的燃烧特性与运行条件和操作参数密切相关,直接影响煤粉燃尽度和污染物排放,一直是工业锅炉系统关注研发的重点。为了探讨预燃室旋流燃烧器在低负荷运行下的燃烧特性及合理操作参数,以14 MW煤粉燃烧试验台架为基础,通过高温热电偶、烟气分析仪和高速摄像机对预燃室内的温度分布、组分体积分数分布及预燃室外的火焰形态进行测量,分析煤粉在预燃室内、外的燃烧过程,同时对其关键操作参数内外二次风量比进行优化。试验结果表明：低负荷运行下预燃室旋流燃烧器可实现煤粉稳定燃烧,同时预燃室内形成中心高温无氧强还原性气氛区域和边壁低温空气层,沿径向出现“风包火、火包粉”的燃烧状态,有利于抑制燃烧初期NO_x生成和保障燃烧器低负荷长期稳定运行;预燃室外形成稳定性较高的湍流扩散火焰,较长火焰行程及火焰锋面强烈热质交换有利于煤粉后续在炉膛内燃尽,且预燃室出口可避免高温腐蚀;同时在内外二次风量比为1∶2的工况下无氧区域半径最大R=171 mm与其他工况差异较小,而平均温度峰值为1 122℃,强还原性气氛中平均CO体积分数峰值为13.713%,明显优于其他工况,以及火焰行程中火焰长度为4 47...     

我国煤粉工业锅炉技术现状及发展趋势

为提高煤粉工业锅炉燃煤效率,降低污染物排放量,对我国煤粉工业锅炉六大核心技术:煤粉制备与运输、煤粉安定存储技术、浓相煤粉输送技术、煤粉燃烧器、锅炉本体和低排放烟气净化技术进行了详细介绍;指出当前煤粉工业锅炉存在供料不稳、燃尽率低、组织燃烧困难和污染物排放高的问题。最后对保障煤粉工业锅炉安全稳定运行提出了以下建议:为了达到迅速点火和火焰稳定传播的目的,煤粉工业锅炉组织燃烧应采用煤粉浓相着火、稳燃室半煤气化燃烧和炉膛温和燃烧的方式;对于污染物控制,宜采用机械力除尘器和过滤式除尘器联合除尘、分级低氮燃烧耦合SNCR脱硝以及半干法脱硫技术。     

基于煤粉预燃的深度空气分级低氮燃烧技术研究

基于带有预燃室的煤粉燃烧系统而开发的深度空气分级低氮燃烧技术,可实现低氮氧化物(NO_x)初始排放效果。阐述了中心逆喷强旋流煤粉预燃系统的技术原理以及燃烧系统的配风策略优化,并从分级配风对比未分级配风、三次风比例对NO_x的影响、不同配风位置对NO_x的影响、炉膛出口氧含量等方面分析7MWth热态燃烧台架实验结果。结果表明,深度空气分级有利于降低NO_x初始排放,当三次风配风比例不超过40%时,三次风占比越高,NO_x初始排放值越低,最优工况NO_x初始排放值约200 mg/Nm~3(@9%O_2),配风比超过40%时NO_x初始排放有增高趋势;采用炉膛侧墙对冲的三次风配风方式,配风控制精准,混合效果好,炉膛温度分布更均匀,炉膛出口断面氧量分布差异小,延长了煤粉在还原区的停留时间,利于降低NO_x初始排放。     

高速煤粉燃烧器大占比掺烧秸秆共燃烧试验研究

为了研究煤粉工业锅炉大占比掺混生物质的燃烧特性和NO_x排放特点,以高速煤粉燃烧器为研究对象,在型号为WNS的6 t/h蒸汽锅炉系统上进行试验研究,燃料为秸秆和神府烟煤混合粉体。首先研究混合燃料在高速煤粉燃烧器中的燃烧稳定性,其次研究掺混占比、锅炉负荷及空气分级对燃烧和NO_x的影响。研究结果表明:不对燃烧器做任何改动,不同占比的混合燃料均能够在燃烧器中着火和稳燃,工况4条件下锅炉从点火到额定负荷只需26 min,燃烧器观火孔处火焰橘红色,炉尾火焰亮红色,锅炉运行氧含量与炉膛压力波动平稳;当深度空气分级时,三次风达到总风量的质量浓度50%,秸秆占比为0时的NO_x最低排放质量浓度为420 mg/m~3左右,飞灰热值5 525 kJ/kg;秸秆占比分别为50%和70%时NO_x最低排放质量浓度为110～120 mg/m~3,飞灰热值2 511～2 930 kJ;秸秆占比为100%时NO_x最低排放质量浓度为200 mg/m~3,飞灰热值为0,表明大占比掺混生物质有利于提高深度空气分级时的燃烧效率和低氮效果;当锅炉负荷从4 t/h提高到6 t/h,掺混秸秆占比为50%和70%的混合燃料燃烧和低氮效果变优,燃用纯秸秆粉体NO_x排放质量浓度从135 mg/m~3增加到218 mg/m~3;二次风是影响NO_x排放的决定性因素,以50%掺混占比的混合燃料为例,使用空气分级技术,100%负荷时锅炉二、三次风阀开度分别为27%和100%,NO_x初始排放质量浓度从417 mg/m~3降低到182 mg/m~3,80%负荷时锅炉二、三次风阀开度分别为20%和70%,NO_x初始排放质量浓度从711 mg/m~3降低到205 mg/m~3。     

沥青搅拌站煤粉旋流燃烧室的数值模拟研究

燃煤加热节约沥青搅拌站的运行成本。设计了出力为4 t/h的煤粉旋流燃烧室及其加热系统,并对燃烧室开展数值模拟研究。结果表明,煤粉颗粒燃烧室内迅速着火燃烧,燃烧室内速度场和温度场分布较为对称;旋流燃烧室内流场由旋流燃烧器和切向喷入燃烧室的二次风共同主导,当燃烧室切向进入的二次风与中心射线的偏置角不小于60°,一次风率在0.15~0.20,旋流燃烧室内流场合理,煤粉的燃烧效率可达97%~99%,NO_x排放浓度在650 mg/Nm~3左右,具有较高的负荷调节能力。模拟结果论证了在沥青搅拌站上使用煤粉旋流燃烧的可行性并提供了一定设计指导。     

低NO_x煤粉燃烧器技术研究进展

针对NO_x排放标准中50mg/m3超低排放限值的要求,阐述了燃煤锅炉降低NO_x的必要性。分浓淡分离燃烧型和阶段燃烧型2个类型综述了典型低NO_x旋流燃烧器的研究进展,并详细介绍了水平浓缩煤粉燃烧器、双分级低NO_x直流燃烧器、双调风旋流燃烧器、双锥燃烧器等燃烧器降低NO_x的原理及其技术特点。介绍了脉动燃烧和无焰燃烧2种未来可能应用于低氮燃烧器的燃烧新技术,指出NO_x煤粉燃烧器技术需与烟气后处理的非选择性催化还原和选择性催化还原等氮氧化物减排技术相结合,以进一步降低NO_x及减少后续烟气处理成本。     

生物质/烟煤粉体燃料在空气分级燃烧下NO排放特性研究

为了对小型生物质/煤粉工业锅炉低氮燃烧提供理论指导,采用两段式滴管炉试验系统模拟粉体工业锅炉热态环境,研究了生物质与煤在不同配风燃烧方式下的NO排放特性,考察了掺混生物质种类、生物质质量掺混比、配风比、过量空气系数等因素对NO排放量、燃料氮转化率以及对燃烧效率的影响。结果表明:在分级配风和单级供风条件下,煤粉掺烧生物质粉都有助于降低燃料氮向NO的转化率。相对于单级供风,分级配风可以降低燃料氮向NO的转化率,且存在NO排放最低的最佳配风比。但分级配风对燃料燃尽有负面影响,分级配风对粉煤燃尽的影响程度要大于对生物质粉的影响程度。对于分级配风和单级供风,增加过量空气系数有助于各种燃料的燃尽,但各燃料氮转化率均随过量空气系数的增加而上升。     

四次风系统在58 MW煤粉工业锅炉中的应用

为满足DB 12/810—2018 《火电厂大气污染物排放标准》中氮氧化物(NO_x)排放限值为50 mg/Nm~3的要求,从锅炉基本参数、燃烧系统基本状况等方面简要介绍改造前的58 MW煤粉工业锅炉基本情况,结合改造目的、改造原则、方案说明及具体方案剖析四次风系统改造方案,并从运行稳定性、炉膛温度、NO_x初始排放、锅炉燃烧效率、锅炉运行的经济性等角度分析改造效果。采用四次风分级低氮燃烧技术对58 MW煤粉工业锅炉的改造表明,改造后的锅炉在高负荷时NO_x初始排放可由500 mg/Nm~3～600 mg/Nm~3降至350 mg/Nm~3(6%氧含量基准),即四次风分级低氮燃烧技术可在保证煤粉工业锅炉效率的同时达到降低锅炉NO_x初始排放的目的。     

中等挥发分烟煤回燃逆喷式燃烧数值模拟

为扩展逆喷室燃煤粉工业锅炉对中等挥发分烟煤的适用性,以大同烟煤为研究对象,利用数值模拟技术,对14 MW旋流逆喷式燃烧器三维建模,模拟了燃烧器内的燃烧组织过程。通过对比挥发分较高的神华煤模拟结果发现:着火位置、供料量和燃烧室温度均是影响中挥发分烟煤燃烧稳定的关键因素,延长高温区域、增加回流区域面积、强化燃烧器燃烧过程组织可有效提高燃烧器对中等挥发分煤种的燃烧效果,根据煤质特性,选择相应的运行条件可起到良好的稳定燃烧作用。结合现场运行,同时对现有燃烧器进行了优化研究,最终确定了14 MW燃烧器燃用大同煤的最佳运行工况,即一次风速为24 m/s、二次风速为10 m/s和进料量为0.35 kg/s的优化运行条件,经对运行过程检测,燃烧器出口和炉膛温度由原来的926.5℃和856.7℃分别升高至1 055.6℃和938.8℃,燃烧效率达到98%以上,燃烧更加稳定。     

高效低氮燃烧器在球团回转窑的应用

某厂球团两条链回环回转窑系统为60万t/a生产线,因窑尾无脱硝装置,原燃烧器为煤气混烧型燃烧器,火焰形状发散不规整,调整直流风、旋流风对烧嘴火焰的调整和高温区间的拉伸变化不明显。现改用某公司设计生产的SR2高效低氮燃烧器后,煤粉、煤气燃烧速度快、燃尽率高,火焰形状较好,长度适宜,降低吨球热耗10%以上,在窑尾无脱硝装置运行情况下,更换燃烧器后基准氧含量18%情况氮氧化物也能达到50 mg/m~3的排放标准。     

40t/h立式煤粉工业锅炉燃烧器改造试验研究

针对40t/h立式煤粉锅炉炉膛负压波动大、燃烧效率低等问题,对燃烧器实施了加装钝体强化燃烧的改造。加装钝体后,锅炉炉膛温度均匀且负压波动减小,残碳率由改造前的18.63%下降至8.55%,说明钝体稳燃技术可有效地改善立式煤粉工业锅炉中煤粉的燃烧进程。     

内外二次风量比对逆喷旋流燃烧器特性的影响

逆喷旋流燃烧器是一种同时将逆向射流稳燃技术和旋流稳燃技术耦合的适用于烟煤的低氮燃烧器,具有良好的节能减排效果,但是,目前该燃烧器的稳燃机理研究不深入限制了其进一步推广应用。其中内外二次风量比、逆向一次风率、旋流强度等是影响逆喷旋流燃烧器基本性能的关键因素。为了探究不同内外二次风量比对该燃烧器流场特性和燃烧特性的影响,通过等温模化原理,建立与原14 MW逆喷旋流燃烧器比例为1∶2的燃烧器模型,使用飘带网格方法测量了耦合回流区边界,使用Dantec Multichannel热线风速仪测量了平均速度分布和RMS(Root-Mean-Square)速度分布,根据耦合回流区边界和平均速度计算得出相对回流率,然后在燃用神府东胜烟煤的14MW逆喷旋流燃烧器上使用Testo 340烟气分析仪测量了预燃锥内沿程气体中NOx质量浓度和O₂体积分数分布。试验结果表明:随着内外二次风量比增加,耦合回流区的面积增大,长度不变,最大直径从0.67 D增加到0.87 D,相对回流率峰值从0.83增加到1.23,测量截面b的O₂体积分数增大,靠近预燃锥壁面附近NO_x质量浓度降低;在0.3≤X/D≤0.8的耦合回流区内平均速度较低但是湍动强烈,内外二次风量比2∶5在截面X/D=0.8附近脉动速度峰值达到最大,内外二次风量比10∶23和内外二次风量比10∶28均在截面X/D=0.75附近火焰稳定且强度较高,因此从流场特性和燃烧特性2个角度均表明,耦合回流区内0.3≤X/D≤0.8的区域起到稳定火焰的作用;靠近预燃锥壁面附近形成一个高速低湍流的空气保护层,且该区域O₂体积分数均大于7%,有利于防止壁面出现高温腐蚀现象。     

散煤资源清洁利用工程示范——现代煤粉工业锅炉

煤粉工业锅炉以煤粉浓相室式燃烧为技术基础,耦合先进成熟的烟气污染物联合脱除工艺,锅炉系统可实现高能效及超低排放运行。文章主要阐述了锅炉烟风系统的工艺原理,总结了煤粉安定储罐(塔)、无脉动浓相供料器、煤粉浓相着火及中心逆喷双锥燃烧器、锅炉本体、高倍率灰钙循环脱硫除尘一体化、低温炭基选择性催化还原脱硝等核心与关键单元技术(装置)的特征、技术指标。并以神东煤粉工业锅炉项目及天津津能集团示范项目为典型实例,介绍了示范工程的应用效果。     

低阶煤在立式煤粉工业锅炉燃烧的工业化运行分析

简述了神东补连塔煤矿40t/h立式煤粉工业锅炉的概况,结合补连塔、中鸡和郭家湾该3种低阶煤煤粉样品的热重分析实验室数据及工业化运行数据的对比分析,指出郭家湾煤着火工艺特性较好,而中鸡煤、补连塔矿的煤质适应性稍差。可通过优化煤粉工业锅炉的工艺参数和及时调整运行参数,加大旋流强度及提高燃烧效率,从而扩展煤粉工业锅炉的煤质适应性。     

煤粉燃烧时富氧部分气化对NOx生成的影响研究

燃煤锅炉运行中氮氧化物(NO_x)初始排放浓度高,影响其系统运行的经济性。为减少煤粉燃烧NO_x的生成量,从源头控制NO_x,提出了煤粉富氧部分气化耦合燃烧的低氮燃烧技术思路。煤粉在燃烧器内低过量空气系数和富氧气氛条件下生成强还原性气体,并通过炉膛分级配风实现控制煤粉燃烧初始NO_x排放的目的。数值模拟,气相反应模型采用有限速率/涡耗散(FR/ED)模型,考虑了煤粉在气化反应中涉及的反应动力学机理,更适合于煤粉富氧部分气化反应模拟。结果表明:采用氧体积分数为25.9%的富氧气氛时,燃烧器内反应进行程度明显提升,燃烧器内温度由897℃升至1 007℃,燃烧器出口温度由1 255℃升至1 356℃,CO体积分数由5.48%升至7.17%,碳转化率由61.54%升至86.27%。7 MW双锥燃烧器的富氧试验结果验证了数值模拟的结论,燃烧器内采用合适的氧浓度和过量空气系数,可形成强还原性气氛;燃烧器内过量空气系数越低,燃烧器出口CO和CH_4等还原性气体的浓度越高,燃烧器内空气中氧体积分数由21.0%升至28.3%时,燃烧器出口中心处CO体积分数由9.540%提高至20.258%,燃烧器出口NO_x生成量为0。工业现场试验结果表明,富氧部分气化和空气分级均能起到降低锅炉NO_x初始排放的作用,两者结合低氮效果更好,在富氧比例为28.3%、分级配风比例为41.2%时,锅炉NO_x初始排放质量浓度可由546 mg/m~3降至159 mg/m~3。     

20t/h卧式煤粉工业锅炉钝体燃烧器改造试验研究

为了解决20t/h卧式煤粉工业锅炉飞灰残碳高、炉膛压力波动剧烈等问题以提高锅炉燃烧效率和运行稳定性,通过在燃烧室中加装钝体并进行燃烧试验,研究加装钝体后对飞灰残碳和炉膛负压波动的影响。试验结果表明:燃烧器加装钝体后可稳定煤粉的着火过程及提高煤粉的燃尽率,改造后飞灰残碳下降约20%,炉膛负压波动范围缩小,可提升锅炉运行的稳定性。     

煤粉种类对骨料烘干煤粉燃烧器排放特性的影响分析

以内蒙古地区的烟煤、无烟煤、褐煤为分析对象,对其燃烧过程进行数值模拟分析,可以得出:煤的着火温度越高,煤粉在燃烧器内越不容易燃烬,导致CO排放量高;NO和SO2的排放量除了与煤炭中氮和硫的含量有关外,还受温度及氧含量的影响,煤炭中氮和硫的含量增加,NO及SO2的排放量会增加,在燃烧温度高且氧气量充足的情况下,NO及SO2的排放量会进一步增加。     

古交电厂2×600MW机组微油量点火技术方案

针对古交电厂二期2×600 MW机组锅炉部分的主要技术性能及运行特点,对该电厂锅炉部分进行微油量点火及稳燃技术改造方案设计,并进行经济技术评价。根据现场实际情况,将5套微油量点火及稳燃燃烧器安装在前墙(或后墙)下层一次风喷口位置,取代原有的主燃烧器,作为锅炉点火燃烧器和主燃烧器使用,可满足锅炉启、停或低负荷稳燃的要求,取得了良好地经济效益和社会效益。     

新型燃气烧嘴高效低污染特性实验研究

工业燃烧过程中,燃烧器起着极其重要的作用,研究如何改进燃烧器的燃烧性能,对提高能源利用率以及环境保护有着极其重大的意义。该文自行设计并搭建一台实验装置,并通过实验研究,分析了超级混合低NOX燃烧器的燃烧性能,实验工况条件的变化根据不同的氧燃比确定。