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）。     

入口旋流数对煤粉低尘燃烧器流场的影响

以液排渣旋风燃烧过程为基础的煤粉低尘燃烧器可在燃烧过程实现捕渣，为工业加热提供低含尘浓度的高温火焰，是工业加热过程实现以煤代油的先进燃烧技术。根据旋流燃烧流动特点，采用能考虑非均向湍流应力的雷诺应力模型，对旋流煤粉低尘燃烧器内气流流动过程场进行数值模拟计算，计算结果与流场实验测试相吻合。研究表明，气流进入燃烧器时的旋转强度（旋流数）对燃烧器内的流动特性有很大影响，在冷态模型条件下，当旋流数在7以上时，环室回流在轴向贯穿燃烧器整个流场，有利于增加煤粉颗粒在燃烧室内的循环次数，提高灰渣捕获率；低于7时，环室回流出现阻断，不再连续，易造成煤粉颗粒直接逸出，对燃烧及灰渣捕获不利。随旋流数增加，燃烧器出口处中心回流率增大，对炉膛高温烟气的抽吸作用增强。     

火焰筒扩张角与旋流匹配对燃烧特性的影响

为研究旋流器流量分配对干式低排放(Dry Low Emission,DLE)燃烧室燃烧特性的影响规律,针对单头部中心分级旋流燃烧室,以天然气作为燃料,在保持旋流数不变的前提下开展两级旋流器不同空气分配比例下的试验测试和数值模拟,获得不同结构参数条件下燃烧室的综合燃烧性能以及污染物排放等变化规律。研究表明：随主燃级/预燃级旋流器流量比增大,燃烧室中心回流区变小、回流区长度变短;预燃级局部当量比的增大造成燃烧室出口CO排放增加,主燃区燃烧加剧,热力型NOx排放也增加;同时,燃烧室中心高温区域向燃烧室出口方向扩张,出口温度分布均匀性变差。     

直流二次风率对径向浓淡旋流煤粉燃烧器空气动力特性的影响

本文阐述了径向浓淡旋流煤粉燃烧器的基本原理，通过在一台４１０ｔ／ｈ的锅炉上的冷态，热态实验，研究了直流二次风率对燃烧器空气动力特性的影响，得到了直流二次风率与射流的扩展角，中心回流区直径及长度，一，二次风混合的关系，以及对燃烧器高效，稳燃，低污染，防结渣及防高温腐蚀性能的影响。     

Investigation of flame characteristics using various design parameters in a pulverized coal burner for oxy‐fuel retrofitting

In oxy‐coal combustion for carbon capture and storage, oxygen and recirculated CO₂ are used as oxidizers instead of air to produce CO₂‐rich flue gas. Owing to differences between the physical and chemical properties of CO₂ and N₂, the development of a burner and boiler system based on fundamental understanding of the flame type, heat transfer, and NOx emission is required. In this study, computational fluid dynamic analysis incorporating comprehensive coal conversion models was performed to investigate the combustion characteristics of a 30 MWth tangential vane swirl pulverized coal burner. Various burner design parameters were evaluated, including the influence of the burner geometry on the swirl strength, direct O₂ injection, and O₂ concentrations in the primary and secondary oxidizers. The flame characteristics were sensitive to the oxygen concentration in the primary oxidizer. The performance of direct O₂ injection around the primary oxidizer with low O₂ concentration was dependent on the mixing of the fuel and oxidizer. The predictions showed that swirl number adjustment and careful direct oxygen injection design are essential for retrofitting air‐firing pulverized coal burners as oxy‐firing burners.     

花瓣燃烧器流场特性分析与研究

采用三维贴体坐标结构化网格,对复杂曲面形状的新型旋流燃烧器(花瓣燃烧器)进行了三维的流场数值实验.模拟了旋流的衰减过程,分析了花瓣燃烧器的流场特点;首次给出了旋流燃烧器回流区的立体形状图,直观地反映了回流区的特性;分析了普通旋流燃烧器和花瓣燃烧器的流场参数,并对掺混系数进行了对比;通过花瓣燃烧器流场特性的研究得出,花瓣燃烧器的回流区是由径向回流区和中心回流区融合构成,端部呈花瓣状,所形成的特殊流场能够使煤粉颗粒从燃烧器喷入炉内后,不是首先向外扩散,而是迅速地进入回流区,与高温烟气迅速混合,形成稳定热源,为煤粉着火燃烧提供了前提条件,具有良好的稳燃性能.     

摆动式水平浓淡风煤粉燃烧器在670 t/h锅炉的应用研究

我厂2号锅炉(DG 670/13.7-8A)为四角切圆布置,一、二次风间隔布置,分上下两组,设计煤种为晋中贫煤.在实际运行中,煤质不稳定,锅炉着火和燃烧稳定性差.采用"摆动式水平浓淡风煤粉燃烧器"技术对燃烧器改造后,燃烧效率提高0.84%、在300 t/h时能稳定燃烧、炉膛无结渣,锅炉参数稳定.     

通过煤粉浓缩预热低NOx燃烧器实现高温空气燃烧技术的研究

以煤粉浓缩预热低NOx燃烧器(PRP)为例,说明了通过组织高温烟气回流快速预热低风煤比的一次风煤粉气流,可以在燃煤锅炉上实现具有高稳燃和低NOx排放性能的高温空气燃烧.工业试验和应用表明:PRP燃烧器特殊的预热室结构可以有效控制一次风粉的预热,快速加热煤粉颗粒并使之在达到燃烧器喷口时接近着火温度,因而具有优异的煤种适应性、低负荷稳燃能力和低NOx排放特性,是在燃煤锅炉上实现高温空气燃烧的一种良好的燃烧器.     

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     

驻涡煤粉燃烧器的实验研究

本文实验研究了驻涡煤粉燃烧器的气流结构及燃烧机理。在ＢＤ（ＢａｒｃｈａｎＤｕｎｅ）型旋涡发生器的特殊作用下，燃烧器出口处形成了一个利于煤粉着火和燃烧的高温热核和高浓度煤粉区域，从而使煤粉着火迅速，燃烧稳定。实际应用证明，驻涡煤粉燃烧器在节省锅炉点火及助燃用油，提高锅炉的低负荷稳燃能力等方面，具有显著作用。     

单角煤粉炉回流区内NO_x的生成特性

根据NOx产生和分解的化学反应动力学方程式,建立了单角煤粉炉中NOx生成模型。引用已有的单角炉中两种燃烧器后温度和氧气浓度的实测结果,计算了回流区中的NOx浓度分布。分析了3种燃烧器的NOx生成特性,讨论了煤粉浓缩到NOx生成的影响。     

单角试验炉煤粉射流着火可视化试验研究

本文通过一个图像采集与处理系统，将单角试验炉煤粉射流着火火焰锋面从背景中分离出来。将火焰锋面到燃烧器出口的最近距离定义为着火距离，对一种烟煤的试验研究结果表明，随着煤粉浓度的提高，其平均着火距离明显缩短。具有较高稳定性的钝体燃烧器的煤粉射流着火，倾向于在分离射流的外侧首先出现。     

旋流燃烧器的稳燃及其结构优化分析

简要叙述了国内常见几种旋流燃烧器的稳燃措施，从燃烧器流场和煤粉颗粒运动轨迹的角度分析了对低挥发份煤燃烧稳定性的影响。介绍了新近研究的花瓣稳燃器及其流场特点。指出该稳燃器在加速煤粉气流与高温回流烟气之间的混合时，避免煤粉气流过早向二次风扩散，引导煤粉颗粒进入回流区，有利于燃用低挥发份煤和低负荷稳燃及降低NOx排放等。另外，还介绍了ABT公司最近推出的“弓形”低NOx燃烧器；最后，提出了旋流燃烧器，并提出了旋流燃烧器结构优化的建议。     

旋流燃烧器的稳燃及其结构优化分析

简要论述了国内常见几种旋流燃烧器的稳燃措施;介绍了ABT公司新近推出的"弓形"低NOx燃烧器;最后,提出了旋流燃烧器结构优化的建议。     

惯性浓淡旋流燃烧器的原理及其在50t_h锅炉上的应用

在径向浓淡旋流煤粉燃烧器的基础上,本文提出了一种新型燃烧器－惯性浓淡旋流煤粉燃烧器,即在燃烧器一次风通道中加入煤粉浓缩器,并将其置于燃烧器喷口较近的位置,一次风粉经过煤粉浓缩器后,形成了由燃烧器中心向外煤粉浓度由高向低的分布趋势,依靠煤粉颗粒的惯性,将这种分布趋势一直保持到燃烧器出口。针对一台燃用烟煤的５０ｔ／ｈ煤粉炉的特点,给出了该燃烧器的布置,介绍了改造前后的运行情况。     

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.     

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.     

旋流煤粉燃烧技术的发展

文中回顾了国内外旋流煤粉燃烧技术的发展，根据二次风的供入方式，一次风粉混合物煤粉浓度的不同将此类技术分为三类：普通型、分级燃烧型、浓缩型、浓缩型又分为高浓度型及浓淡型，总结了各种类型燃烧器在火焰稳定性、燃烧效率、ＮＯｘ排放、结渣、高温腐蚀、调节性能等方面的特点，指出浓淡型旋流煤粉燃烧器是我国旋流煤粉燃烧技术的发展方向。     

煤粉浓度对火焰温度影响的试验研究

根据质量作用定律及燃烧基本理论，本文提出采用较高的煤粉锅炉入炉的煤粉浓度以使提高着火区火焰温度，从而使燃烧更加稳定，在单火嘴热态试验台上，用黄石电厂和汉川电厂的两个煤种，分别采用多个不同的煤粉浓度进行了燃烧试验。     

基于正交设计的分级分区头部流动特性研究

针对某650 MW超超临界燃煤锅炉在深度调峰过程中燃用大同烟煤时无法稳定燃烧的情况开展研究,就如何提高锅炉在低负荷运行中稳燃性的问题,对原煤种进行掺混改良,改变不同富氧燃烧配风方式,利用计算流体力学模拟软件模拟了不同工况的炉内燃烧情况。模拟结果表明：由于锅炉降低负荷运行增加了原煤种的着火难度,固定碳含量低且挥发分高的煤种可以较好适应锅炉运行调整;富氧燃烧可以提高锅炉低负荷运行时的出口烟温,能满足后续脱硝处理的要求;随着富氧燃烧程度的增大,煤粉燃烧耗氧量增加,每秒燃烧的煤粉颗粒数增加,加剧了炉内的燃烧,使燃烧更稳定;当富氧浓度大于27%时,不能高效提高炉内温度,NOx排放量增多;当富氧浓度为27%时,炉膛出口NOx排放量按6%O2折算为负增长的最小值,是该锅炉低负荷投运较为理想的工况。