旋流对天然气高温空气燃烧特性影响的数值模拟

以工业炉的高温空气燃烧技术应用为背景,对一个新型轴向旋流式单烧嘴燃烧室内天然气的高温空气燃烧特性进行了数值研究。采用数值模拟的方法研究了同心式轴向旋流燃烧器（HCASbumer）中螺旋肋片的旋转角度对燃烧特性的影响,其中湍流采用Reynolds应力模型,气相燃烧模拟采用β函数形式的PDF燃烧模型,采用离散坐标法模拟辐射换热过程,NOx模型为热力型与快速型。计算结果表明,对预热空气采用旋转射流时,能明显降低NOx生成量。对于HCAS型燃烧器,随着空气射流旋转角度的增大,燃烧室内的回流区域增大增强,降低了局部的氧体积分数分布,燃烧室中平均温度和最高温度都有所增加,且燃烬程度大幅度提高,而局部高温区缩小,只在靠近入口处出现。总的NOx排放量随着空气射流旋转角度的增大先减小,后增大。因此,适当调整肋片的旋转角度可以降低NOx生成量。     

一种新型平焰烧嘴在空气和氧气助燃条件下燃烧特性对比研究

为了研究新型平焰烧嘴的纯氧燃烧特性,通过空气与纯氧助燃对比实验,对新型平焰烧嘴在不同工况下的火焰分布、火焰面上方50 mm处温度分布及CO体积分数分布进行分析。助燃管至烧嘴中心轴线距离变化范围为0～60 mm,燃气流量为0.5 m~3/h,空气(氧气)过量系数为1.06。研究表明:空气(氧气)旋流造成的负压区使回流的阻力减小,高温炉气回流到焰心挤压在旋流的中心,促进气流附壁,使燃烧稳定;在相同的助燃管距离下,纯氧助燃旋流强度总低于空气助燃,燃烧区域较小,燃烧温度提高,CO排放量低于空气助燃;燃气和助燃气混合流股的旋流强度与CO峰值体积分数成反比,随着助燃管至烧嘴中心轴线距离增大,两种助燃条件的旋流强度随之增加,燃烧范围扩大,火焰峰值温度和CO体积分数总体降低;当助燃管距离为60 mm时,纯氧助燃旋流强度和燃烧面积达到最大,火焰峰值温度和CO体积分数降至最低,混合程度最好,燃烧效果最佳。     

炉内燃烧器区热态准等温旋转气流上翘特性的模型分析

在对四角切圆锅炉炉膛、燃烧器结构进行简化后，通过对炉内热态准等温旋转气流上翘特性进行数学推导，获得了不同上翘程度下燃烧器区热态准等温气流的旋转流量和旋转动量，并进一步了解和掌握了实际燃烧电站锅炉内热态非等温气流的旋转特性。     

常温空气无焰燃烧中CO生成的研究

研究了常温空气无焰燃烧中CO的生成规律。常温空气无焰燃烧在整个炉膛内同时发生弥散燃烧反应，炉膛内燃烧气混合均匀，燃烧反应稳定。因而CO的生成量低。实验研究和计算分析表明：CO主要生成在离燃烧器喷口约600—3000mm、6400mm的柱状空间内，在柱状空间外的其它区域，燃烧充分，CO几乎为零。过量空气系数与容积热负荷时烟气中CO生成量的影响不大。与传统的有焰燃烧和近代的高温空气无焰燃烧相比，常温空气无焰燃烧中CO生成低，且排放稳定。     

天然气锅炉NOx及CO排放控制试验研究

为了响应政府业及民用天然气锅炉达到超低氮排放,要求绝大多数天然气锅炉采用低氮燃烧器+烟气再循环系统的技术路线,实施后普遍出现NO_x、CO含量偏高、炉膛振动较大等问题。借助116 MW天然气锅炉进行试验研究,研究了燃烧器燃料配比、燃烧火焰长度、助燃空气氧含量三个因素对NO_x及CO的影响,并对投入烟气再循环前后炉膛振动情况进行了检测。试验表明:燃烧器燃料内外配比对NO_x、CO生成影响较大,两者呈现相反趋势变化;燃烧火焰长度对NO_x生成影响较大,对CO含量影响较小;助燃空气氧含量对NO_x、CO生成以及锅炉振动影响较大。三种影响因素相比,助燃空气氧含量影响更为突出。     

旋流燃烧器螺旋伸展长度对高温空气燃烧特性的影响

以工业炉的高温空气燃烧技术应用为背景,对一个同心式轴向旋流高温空气燃烧器单烧嘴燃烧室内的高温空气燃烧特性进行了数值研究.燃烧室尺寸为600 mm×600 mm×1000 mm,燃烧器烧嘴由位于中心的圆形直射流燃气喷口和其外围的同心轴向旋流高温预热空气射流喷口构成.湍流输运方程采用RSM模型,气相燃烧模型采用β函数的PD...     

角置射流偏转的分析模型及应用

通过对角置切向燃烧炉膛中燃烧器射流微元体的受力分析,推导出燃烧器射流微元体运动的动量方程,从而建立了射流偏转的理论分析。此外,还分析研究了直流燃烧器喷口宽度,假想切圆直径,射流速度,炉内气流的旋转直径,间隙率,炉膛切角等因素对燃烧器射流偏转的影响规律。     

电站锅炉炉膛分区段改进热力计算方法

为适应采用低Nox分级燃烧技术的大型燃煤粉电站锅炉炉膛校核热力计算,对炉膛分区段热力计算方法进行了改进,将原方法中燃烧器区域单独作为一个最大放热区段改进为将燃烧器区域划分为2个放热区段,以考虑分级燃烧或两区段燃烧技术的特点,推导了2个燃烧放热区段的能量方程式.改进的炉膛分区段热力计算方法也可推广到将燃烧器区域划分为3个以上区段,可以更合理地反映组织燃烧器的燃料分级(或空气分级)的实际工况,得到沿炉膛高度的热负荷分布和燃烧产物的温度变化.给出了某200 MW燃煤粉锅炉炉膛的校核热力计算示例.     

提高助燃风温度对熔铝炉燃烧特性影响的研究

回收熔铝炉排烟热量加热助燃风可以提高熔铝炉热效率。为了深入研究提高助燃风温度对熔铝炉燃烧的影响,首先通过对天然气理论燃烧温度、火焰长度、烧嘴燃烧能力等方面进行理论计算分析,得到不同助燃风温度对熔铝炉燃烧特性的影响变化趋势。然后根据助燃风压力对烧嘴燃烧能力的影响,分析并得到不同助燃风下满足烧嘴燃烧能力的最优助燃风压力。最后通过具体实例分析证明:在不改变烧嘴的前提下,回收熔铝炉烟气余热可以提高助燃风温度,还可以提高熔铝炉热效率及熔铝速度。     

反切配风对大容量锅炉炉内流场特性影响的研究

通过实验测量和数值模拟研究了大容量锅炉的炉内流场特性。实验测量和数值模拟的结果完全吻合,并得出如下结论：大容量锅炉的炉膛出口存在由残余旋转引起的速度偏差;大容量锅炉的燃烧器区域的实际切圆有贴壁倾向;二次风反切的配风方式可有效降低炉内旋转动量流率矩的水平,并明显削弱了炉膛出口的残余旋转。     

Mechanism analysis on the pulverized coal combustion flame stability and NOx emission in a swirl burner with deep air staging

Low NOx burner and air staged combustion are widely applied to control NOx emission in coal-fired power plants. The gas-solid two-phase flow, pulverized coal combustion and NOx emission characteristics of a single low NOx swirl burner in an existing coal-fired boiler was numerically simulated to analyze the mechanisms of flame stability and in-flame NOx reduction. And the detailed NOx formation and reduction model under fuel rich conditions was employed to optimize NOx emissions for the low NOx burner with air staged combustion of different burner stoichiometric ratios. The results show that the specially-designed swirl burner structures including the pulverized coal concentrator, flame stabilizing ring and baffle plate create an ignition region of high gas temperature, proper oxygen concentration and high pulverized coal concentration near the annular recirculation zone at the burner outlet for flame stability. At the same time, the annular recirculation zone is generated between the primary and secondary air jets to promote the rapid ignition and combustion of pulverized coal particles to consume oxygen, and then a reducing region is formed as fuel-rich environment to contribute to in-flame NO_X reduction. Moreover, the NOx concentration at the outlet of the combustion chamber is greatly reduced when the deep air staged combustion with the burner stoichiometric ratio of 0.75 is adopted, and the CO concentration at the outlet of the combustion chamber can be maintained simultaneously at a low level through the over-fired air injection of high velocity to enhance the mixing of the fresh air with the flue gas, which can provide the optimal solution for lower NOx emission in the existing coal-fired boilers.     

浓缩环对旋流燃烧器NO_x生成影响的数值模拟

运用Fluent软件时中心给粉旋流燃烧器进行了燃烧数值模拟,探讨了浓缩环对燃烧器NOx生成的影响,分析了燃烧器燃烧时的温度场、氧浓度场以及包含热力NOx燃料NOx和快速NOx在内的NOx浓度场,比较了不同浓缩环结构下燃烧器出口沿轴向方向NOx浓度曲线.模拟结果表明:浓缩环可降低旋流燃烧器的NOx生成量100 ～200 mg/m3,NOx的排放量也相应降低;调节浓缩环距端口距离和调节浓缩环间距,亦可降低燃烧器的NOx排放量,两者调节的最佳值分别为325 mm和80 mm.     

燃气燃烧器燃烧特性的数值模拟

运用Fluent软件对40 t/h锅炉用燃气燃烧器进行三维数值模拟,研究进风量对燃烧器性能及污染物NOx排放特性的影响。结果表明:合适的进风量是保证燃烧器稳定燃烧的重要条件,也是减少NOx排放的关键因素。数值模拟的计算结果为燃烧器优化设计、改造提供了参考依据。     

大型锅炉高效低NOx燃烧技术的研究

本文详细分析了NOx生成机理 ,低NOx燃烧器以及炉内空气分级燃烧的机理及其影响因素 ,并对 30 0MW贫煤锅炉高效低NOx燃烧技术进行优化模拟 ,对OFA优化设计作了介绍。为修改制定大型贫煤锅炉NOx排放标准及大型锅炉优化设计与运行提供了科学依据     

一种用于携带流反应器试验台的煤粉燃烧器的优化设计

为了优化一种用于携带流反应器系统的煤粉燃烧器结构参数,降低氮氧化物排放,本文利用计算流体动力学软件FLUENT对该煤粉燃烧器结构参数的优化过程进行了数值模拟研究,并与试验结果进行了对比验证。结果表明,燃烧器一次风喷口采用扩口结构以及对冲二次风的引入均能有效的促进二次风与一次风煤粉的混合,增强煤粉着火及燃烧的稳定性。适当增加二次风喷口与一次风喷口的间距可以加速煤粉的燃尽。采用优化后的结构参数可以获得更低的氮氧化物排放,为基于携带流反应器系统的燃煤污染物减排研究提供了坚实的基础。     

The effect of air staged combustion on NOx emissions in dried lignite combustion

Experiments were carried out in a multi-path air inlet one-dimensional furnace to assess NOx emission characteristics of the staged combustion of BRXL lignite and its dried coals. The impact of moisture content, multiple air staging, pulverized coal fineness and burnout air position on NOx emissions under deep, middle and shallow air-staged combustion conditions. Moreover, the impact of blending coals on NOx emissions was investigated in this paper. The unburned carbon concentration in fly ash was also tested. Experimental results based on the combustion of BRXL lignite and its dried coals show that NOx emissions can be reduced drastically by air-staged combustion. NOx emissions reduce with the increase of the air that is staged and the distance between the burner and burnout air position. Dried coal of BRXL lignite emits a smaller amount of NOx than that of BRXL lignite. However, the dried degree of BRXL lignite is closely related to R₉₀ fineness. Dried coal with optimal moisture content yields least NOx emissions. When deep or middle staged combustion was adopted, the application of multi-staged combustion is conducive to NOx reduction. However, when shallow staged combustion was adopted, NOx emissions are higher in multi-staged combustion than that in single-staged combustion with M_S = 0.54. Thus, the existence of a certain concentration of O₂ in reduction zone would significantly reduce NOx emissions. The blending coals that dried coals of BRXL lignite were blended with bituminous coals emit a larger amount of NOx than that of the dried coal alone. NOx emissions decrease with the increase of the proportion of dried coal in the blending coal. Moreover, the unburned carbon concentration in fly ash of dried coal in staged combustion is lower than that of BRXL lignite in staged combustion. On the whole, the dried coal of BRXL lignite is conducive to NOx reduction in staged combustion.     

低NO_x燃烧与脱硝经济运行的实践

吴泾热电厂2×300MW级燃煤供热机组脱硝设备,采用低NOx燃烧加选择性催化还原法(SCR)脱硝系统。介绍了SCR的化学反应机理、反应器安装位置、分段配风燃烧技术,分析了低NOx燃烧工况和运行参数,结果证实了:对分段配风的低NOx燃烧器来说,有效控制主燃烧区的风量,在总风量不变的条件下,加大可水平摆动的分离燃烧器(SOFA)配风量和加大SOFA配风距离是有效降低NOx的生成、减轻SCR的负载、降低耗NH3的有效方式;当燃用低值煤和可磨性差煤,使相对一次风量增加时,应降低二次风的配风量,用一次风总量自动实时修正二次风的配风量是实现自动低NOx燃烧调整的有效途径;适当降低二次风与炉膛的差压是防止二次风配风不均和控制主燃烧区风量的有效方法。     

燃烧器布置及煤粉浓淡调节对（NOx）的影响

某台1000MW超超临界锅炉燃烧器的布置对（NOx）的影响,在燃烧调整过程中,通过改变燃烧配风,调整煤粉分配浓度,得出煤粉燃烧器出口煤粉浓度、燃烧器分级配风比例对（NOx）排放规律的影响,为燃煤锅炉采用浓淡分离和分级燃烧技术实现低（NOx）燃烧奠定了基础。     

煤粉四角燃烧低NOx排放技术

详细分析了煤粉燃烧的特点及其燃烧产物NOx的生成机理,从实用性与高效性上,对各种目前研究与应用的控制切圆煤粉燃烧锅炉的低NOx排放技术,如低NOx直流煤粉燃烧器、空气分级、再燃和尾部烟气脱硝等进行了介绍,联系运行的实际情况进行比较分析.