不同富氧配风方式下墙式切圆锅炉低负荷燃烧特性数值模拟

针对某660 MW超临界墙式切圆燃烧直流煤粉锅炉在30%负荷下无法长时间稳定燃烧的问题,选取多种富氧配风方式对其进行低负荷下富氧燃烧改造的数值模拟研究,对比分析该电厂30%负荷下空气工况及改造后3种富氧配风工况下炉内速度场、温度场和氧浓度场等各项模拟参数。结果表明:在30%负荷下,通过开启不同层一、二次风喷口及在中间层通入富氧二次风的配风方式,使得煤粉燃烧特性得到明显改善,煤粉在炉内停留时间增加,燃烧器浓、淡侧煤粉气流都能及时地着火燃烧,主燃烧器区温度维持在1 750 K以上,较初始工况提高了近200K,为锅炉低负荷稳定燃烧提供了有利条件,工况三是该墙式切圆锅炉低负荷下较为理想的运行工况。     

四角切园煤粉锅炉局部富氧燃烧技术仿真研究

某公司170t/h四角切圆煤粉锅炉运行过程中发现排烟飞灰含碳量及NOx浓度高、煤粉燃烧效率低、炉堂壁易结焦等问题,为此在浓淡燃烧技术的基础上提出用富氧风作为炉顶燃尽风和贴壁风的分级燃烧新思想,借助Fluent仿真软件,对工况前后煤粉锅炉炉内速度场、温度场及煤粉颗粒轨迹进行数值仿真计算与调整。结果表明,调整后的四角切圆煤粉锅炉采用富氧局部助燃技术,可有效改善炉内动力场特性,提高炉内燃烧的稳定性能,对降低NOx的排放浓度有着非常积极的作用。     

组合式一次风管对锅炉运行的影响分析

为了解决锅炉低负荷运行时一次风气流中煤粉浓度较低、燃烧不稳定的问题,提出了组合式一次风管的设计。运用Fluent数值模拟软件,采用煤粉燃烧综合模型和污染物排放模型,对某660 MW锅炉分别进行改造前后40%THA工况(THA表示额定工况)和30%THA工况的燃烧模拟和NO_x摩尔分数模拟。对比分析了采用组合式一次风管对锅炉空气动力场、着火稳燃情况和NOx摩尔分数的影响。结果表明:采用组合式一次风管时,只要燃烧器喷口改造合理,对空气动力场的影响较小;炉膛整体温度提高,特别是燃烧器区域,着火燃烧稳定性提高;大大降低锅炉低负荷运行时炉膛出口NO_x摩尔分数,提高了锅炉低负荷运行的安全性和经济性。     

不同负荷下变SOFA风率对低NO_x燃烧特性影响分析

SOFA(分离燃尽风)风率是决定燃尽风技术降低NOx排放浓度的关键因素。运用FLUENT(流体计算软件),对1台采用立体分级低氮燃烧技术的300 MW四角切圆燃烧锅炉炉内燃烧过程进行了数值计算,得出了300 MW、240MW、180 MW负荷SOFA风率分别为28%、20%和15%共9个工况下炉内水平截面的平均温度、组分浓度和NOx浓度随锅炉高度的变化曲线,并进行了详细分析。计算结果表明:随着SOFA风率的增大,同一机组负荷下主燃区内温度水平和平均氧浓度均有所降低,平均CO浓度升高,NOx浓度亦降低,同时煤粉颗粒的燃尽率有所减小。分析结果可为锅炉机组在不同负荷下运行时采用合理的SOFA风率以实现环保经济性运行提供一定的理论参考。     

全尺寸燃煤锅炉NO_x排放多影响因素的数值模拟分析

煤粉锅炉产生的大量氮氧化物是当前亟待解决的环境污染问题。通过CFD软件平台,以1台四角切圆锅炉为研究对象,建立了混烧情况下煤粉燃烧氮氧化物生成的计算模型,并通过正交方法设计工况,进行数值模拟,研究了影响NOx排放的不同因素。结果表明:过量空气系数是影响NOx生成的最重要因素,NOx排放浓度随着过量空气系数的增大而增加;增加SOFA风量和采用低位磨也能降低NOx排放;另外,锅炉负荷、燃用煤种、煤粉细度也对NOx排放有一定影响。     

一次风叶片倾角对旋风液态排渣锅炉燃烧及NOx释放特性的影响

针对纯燃高碱煤旋风液态排渣锅炉,采用数值模拟方法研究了不同一次风叶片倾角下该锅炉炉内空气动力场、温度场及各组分质量分数分布特性,分析了一次风叶片倾角对炉内燃烧及NOx排放特性的影响.结果表明:旋风液态排渣锅炉炉内空气动力场良好,烟气充满度高,错列逆向布置的旋风燃烧器可强化燃烧;在所选工况范围内,随着一次风叶片倾角的减小,炉膛出口烟温降低,炉膛出口NOx质量浓度先降低后升高;一次风叶片倾角为30°时,炉内整体温度和煤粉燃烧效率较高,炉膛出口NOx质量浓度最低.     

600MW锅炉机组低氮燃烧系统优化改造

为了进一步降低某电厂一台600 MW亚临界直流锅炉机组的NOx排放,采用复合式空气分级低NOx燃烧技术对该炉的燃烧系统进行了改造,改后的运行测试表明:在600 MW、330 MW负荷工况下燃用设计煤种时,脱硝反应器入口烟气中的NOx含量分别为121.0和224.4 mg/m3,低于改造目标值;锅炉效率分别为94.13%、93.81%,高于改前测试值;改后炉内无严重结渣,飞灰可燃物略有上升,炉渣可燃物增加较为明显。     

700MW四角切圆锅炉低NO_x燃烧的数值模拟

对一台700 MW四角切圆煤粉锅炉低NOx燃烧改造前后开展了多工况炉内流动、燃烧、传热与污染物排放特性的数值模拟,模拟结果与测量值符合良好。数值模拟与实际运行结果都表明:采用M-PM低NOx燃烧器并进行深度空气分级燃烧改造后,炉内空气动力特性良好,气流不会直接冲刷水冷壁;主燃烧区处于低氧高CO浓度的强还原性气氛,可抑制NO生成并大量还原已生成NO,锅炉NOx排放显著降低,100%、75%和50%负荷下分别降低了68.8%、52.9%和56.6%;屏底烟气温度明显增加,主、再热汽温特性明显改善,温度升高达到设计值;水冷壁壁面热负荷更加均匀;尽管飞灰含碳量和CO排放浓度增加,但排烟温度降低了约10℃,排烟热损失降低大于机械和化学不完全燃烧损失增加之和,锅炉效率升高。     

深度空气分级对旋风燃烧锅炉NOx释放影响研究

针对纯燃高碱煤旋风液态排渣锅炉局部高温以及NO_x排放高等问题，通过ANSYS软件数值研究了不同深度空气分级方案对旋风液态排渣锅炉炉内温度场、组分场及NO_x浓度分布的影响。研究结果表明：深度空气分级燃烧不同工况设置合理，形成了良好的富燃料的主燃区与富氧燃尽区，炉内燃烧稳定，旋风燃烧器逆向布置可促进煤粉燃尽，提高锅炉效率。不同深度空气分级工况下，炉内各组分分布特性一致。同时确定了主燃区最佳过量空气系数为0.85,燃尽风量选用逐层降低布置可实现最佳低氮排放，炉膛出口烟温最低为1 375.45 K,炉膛出口NO_x浓度最低为391.14 mg/m³。     

煤粉锅炉膜法富氧局部助燃技术开发及应用

针对150t/h煤粉动力锅炉存在的高温腐蚀、结焦、热效率低及无油助燃低负荷稳燃能力差等问题,利用膜法富氧技术,首次开发了局部富氧助燃技术,设计了膜法富氧局部助燃系统,进行了局部增氧助燃技术应用于煤粉锅炉的工业试验。实践证明,大渣及飞灰可燃物含量降低,锅炉热效率提高了2.5%以上;降低了NOx排放浓度,在120～150t/h负荷下为627～768mg/m3;提高了低负荷不投油稳燃能力,可以在50%额定负荷下断油稳燃;有效解决了炉膛结渣和高温腐蚀等问题,为煤粉锅炉的安全、经济、环保运行开辟了一个新方向。     

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。     

煤粉炉的分级燃烧技术研究

分析了煤粉燃烧过程NOx的形成机制和特点,研究了减少NOx生成量的基本途径和分级燃烧的基本原理,并进行了数值分析。在乌拉山电厂100MW煤粉炉上进行了分级燃烧改造,将以轴向空气分级和径向空气分级为核心的现代低NOx燃烧技术引入了传统的煤粉炉燃烧系统中,考察了炉膛轴向和径向分级风,过量空气系数,锅炉负荷等因素对炉内NOx形成的影响。NOx排放浓度降低了250－500mg/m^3(干烟气,70％O2）。     

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.     

超细化煤粉的投入量对再燃效果影响的实验研究

目前我国燃煤电厂NOx排放的控制任务相当艰巨和繁重，急需开发适合我国国情的降低NOx排放的技术。超细化煤粉再燃是一种降低燃煤锅炉NOx排放的技术，本文通过在热态燃烧试验装置上进行的试验研究，论述了超细化煤粉的投入量对锅炉N0x排放、结渣状况及机械不完全燃烧损失的影响。通过试验得知，加入再燃煤粉后，炉膛火焰中心的位置变化不大；NOx的脱除率能够达到50％以上；结渣状况有所减轻；机械不完全燃烧损失增加。     

1000MW超超临界锅炉燃烧调整的试验研究

对某电厂1000MW燃煤锅炉进行了燃烧优化调整试验,分析了一次风配风均匀性、煤粉细度、燃烧器配风、运行中氧的体积分数以及燃尽风率对锅炉效率的影响．结果表明：对同层燃烧器外二次风采用两端和中间开度大的配风方式可以改善由于大风箱两端进风引起的沿炉膛宽度方向氧气的体积分数偏差,随着炉内氧气的体积分数增加,锅炉的热效率先提高后降低．当氧气的体积分数在3．0％左右时,锅炉热效率达到最高．随着燃尽风率的逐渐降低,锅炉热效率和NOx排放质量浓度逐渐提高．综合考虑锅炉效率、NOx排放质量浓度以及屏式过热器管壁金属温度,在额定负荷下,燃尽风率以保持在25％左右为宜,此时锅炉热效率为93．9％,NOx排放质量浓度为306．1mg／m^3．     

煤粉锅炉微富氧燃烧技术应用研究

为研究煤粉锅炉微富氧燃烧改造的可行性,本研究对某企业热电事业部1台200 t/h高压煤粉锅炉进行了微富氧条件下的热力计算、数值模拟以及经济性分析。其中,数学模型的可靠性通过对比炉膛温度的测试数据与模拟数据(相对误差小于5%)进行了验证。研究结果表明:采用微富氧燃烧可以提高锅炉效率,在最大通氧率下锅炉效率提升了0.408 7%;煤的燃烧更加充分,炉膛内燃烧温度提高但不会烧坏燃烧器;采用工业流程中富余氧气进行微富氧燃烧改造可以降低锅炉运行成本,预计年节省开支104.53万元。总之,煤粉锅炉微富氧燃烧改造费用较低,易于实施,对于提升现有煤粉锅炉性能具有重要作用。     

空气分级切向燃烧锅炉炉膛配风优化模型

为实现空气分级低NOx燃烧锅炉主燃烧区过剩空气系数的在线监控,提高该类燃烧系统的运行水平,以二次风挡板作为一次元件,利用二次风箱到炉膛出口的压降模型对二次风喷嘴的空气流量进行测量;在此基础上,根据锅炉冷热态试验数据,综合考虑颗粒燃烬、NOx排放量以及风机输送电耗等因素,建立空气分级低NOx燃烧锅炉炉内风粉分布的优化模型,在给定燃料喷嘴运行方式和炉膛出口过剩空气系数的条件下,对二次风挡板开度进行优化。一台300 MW锅炉的应用表明,炉膛配风优化后,烟气NOx排放和颗粒燃尽度得到良好协调,且在保证NOx排放量为255 mg/m~3的情况下,优化后风箱-炉膛差压降低191 Pa,减少了风机电耗。     

锅炉燃烧调整对NOx排放和锅炉效率影响的试验研究

在2台典型的1025 t/h锅炉上进行了燃烧调整降低NOx排放浓度的试验研究,通过改变过量空气系数、辅助风配风方式、运行负荷和制粉系统运行方式等,测定了锅炉尾部烟道NOx排放浓度,分析了锅炉运行工况、运行方式对NOx排放的影响.结果表明:降低过量空气系数,烟煤锅炉NOx减排效果比贫煤锅炉好得多;降低负荷,烟煤锅炉的NOx排放量降低值较大;缩腰式配风的NOx排放浓度比均匀配风方式约降低10%,制粉系统的运行方式影响炉内燃料的燃烧状态和温度分布,也影响NOx的生成和排放.在不降低锅炉效率的前提下,调整燃烧工况,可降低锅炉排放NOx浓度1O%～20%.     

不同燃烧条件下煤粉锅炉NOx排放特性的试验研究

以1台670 t/h煤粉锅炉为对象进行了热态试验,研究了煤粉锅炉在不同燃烧条件下NOx 的排放特性.采用在线烟气分析仪对烟气成分进行分析,并通过化学分析获得了飞灰中的可燃物含量.改变二次风配风方式、炉膛出口氧量、周界风风门开度以及磨煤机组合方式等影响因素,对锅炉热效率、飞灰可燃物以及NOx排放浓度进行测量和分析,获得了可减少NOx排放并保持较高燃烧效率的合理燃烧方式:采用均等配风,炉膛出口氧量为2.25%左右,周界风风门开度为15%,采用ABC层的磨煤机组合方式.     

600MW锅炉燃烧调整试验研究

为了解决广东某电厂600 MW锅炉NO_x排放量过高、炉膛出口烟气温度偏差较大、锅炉氧量控制不经济等问题,通过总风量试验、主燃烧器外二次风旋流强度调整试验、一次风速调整试验、燃尽风总量调整试验、煤粉细度调整试验、燃尽风燃烧器旋流强度调整试验、最佳运行方式调整试验等系统的锅炉调整方式,对锅炉进行燃烧调整试验。调整结果给出了不同负荷下锅炉的最佳运行方式,解决了锅炉面临的各种问题,达到了预想的效果。