空气分级对旋风燃烧液态排渣及NOx排放的影响

为了进一步论证在旋风炉中采用空气分级低氮燃烧技术的可行性,建立了旋风燃烧液态排渣模型和NO_x排放半经验公式,并在一台中试旋风炉上开展了实验研究,定量分析了空气分级对准东煤旋风燃烧时液态排渣、NO_x排放和燃尽性的影响.实验数据表明,针对不同准东煤种,为兼顾稳定液态排渣和降低氮氧化物排放,可根据容积热负荷、捕渣率和灰临界温度确定合适的空气配比方式.燃用准东天池煤时,最佳的主燃区过量空气系数为0.9,与空气未分级相比,NO_x排放可降低20%,但未完全燃烧热损失会增加0.32%.本研究将为旋风炉的设计和运行提供重要参考.     

空气分级对旋风锅炉燃烧及NOx释放的影响规律

针对纯高碱煤在旋风液态排渣锅炉实际燃烧过程中存在的局部温度高及NOx排放超标等问题,采用数值模拟的方法研究了燃尽风的布置及风量配比等因素对炉内温度场、组分分布特性和NOx排放的影响规律.研究结果显示:燃尽风喷口的布置形成了良好的空气分级燃烧效果,炉内温度整体降低.不同燃尽风工况下,炉内各组分分布规律一致,w(O2)质量...     

过量空气系数对旋风锅炉纯高碱煤燃烧及NO_x释放影响特性研究

针对新型纯燃高碱煤旋风液态排渣锅炉,用数值方法研究了旋风液态排渣锅炉炉内空气动力场、温度场及组分分布特性,揭示了过量空气系数对旋风液态排渣锅炉燃烧及NO_x释放特性的影响,确定了最佳过量空气系数。研究结果表明:旋风液态排渣锅炉整体空气动力特性良好,炉内燃烧稳定,颗粒停留时间长;在叶片倾角为30°时,随着过量空气系数α由1.1增加至1.25,炉膛出口烟温逐渐升高,炉膛出口NO_x浓度在α=1.25时升高至1 026.84 mg/m~3。综合考虑,选取过量空气系数α为1.15,此时炉内温度分布合理,颗粒停留时间较长,炉膛出口NO_x浓度较低。     

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...     

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。     

600MW煤粉锅炉低NO_x排放模拟及墙式高位燃尽风途径NO_x生成机理探究

为探究空气分级燃烧对NOx生成的影响,针对某台600MW超临界锅炉,基于ANSYS-Fluent软件对其流动、传热、燃烧及NOx生成进行了多组工况数值模拟,得到了炉膛内烟气速度场、温度场和燃烧产物组分浓度分布等。结果表明,炉膛充满度良好,燃尽风工况中主燃区氧浓度较低,CO浓度高,有利于降低氮氧化物的生成。主燃区燃烧在缺氧环境下进行,合理优化墙式高位燃尽风与主燃区氧量配比是关键。随着高位燃尽风风率提高,炉膛平均温度有所下降,但出口NOx并不随风率单调下降,而是在23%时达到最低排放值。     

立式旋风燃烧液态排渣锅炉沾污特性热态试验研究

针对采用液态排渣锅炉解决易结渣煤种的清洁高效利用问题,必须掌握液态排渣锅炉热力计算方法及其受热面的沾污特性。根据某75 t/h立式旋风燃烧液态排渣锅炉不同工况下的热态试验结果,结合苏联73标准中双炉室液态排渣锅炉传热计算方法,对立式旋风燃烧液态排渣锅炉受热面沾污特性进行了研究,获得了液态排渣方式对过热器、省煤器和空气预热器受热面沾污特性的影响规律。结果表明：苏联73标准中双炉室液态排渣锅炉“ВТИ法”较“ЦКТИ法”能较好地反映双炉室液态排渣锅炉炉膛的实际运行情况,其对于炉膛的传热特性及沾污特性的处理方法是合理的;高、低温过热器热有效系数的修正系数分别为1.19～1.25和0.63～0.67,随着锅炉负荷的增大而增大;高、低温省煤器污染系数的修正系数分别为5.00～5.80和6.00～6.90,随着锅炉负荷的增大而减小;高、低温空气预热器利用系数的修正系数分别为0.53～0.56和0.80～0.85,随着锅炉负荷的增大而增大。     

燃煤锅炉采用深度空气分级技术的数值模拟研究

针对75 t/h燃煤四角切向燃烧电站锅炉,为了提高NO_x减排效果,采用数值模拟方法,研究了深度空气分级技术的影响。模拟结果表明：20%燃尽风率下,使用一层燃尽风喷口,会提高射流刚性,新风气流更多分布在靠墙位置,有利于焦炭与CO的燃尽,以及NO_x减排;随着燃尽风量比例提升,锅炉出口(折焰角)的烟气温度提升约50℃,且CO未燃尽量略增加,这些影响在允许范围内;40%燃尽风率工况是NO_x控制的最佳工况,NO_x从原先的448 mg/m³降低到259 mg/m³,这与火焰被拉长、整体火焰温度均匀、还原区范围加大等有关。研究为深度空气分级技术的特点与应用提供了一定的理论支持。     

800MW旋流对冲燃烧锅炉低NOx改造的数值模拟

针对某800MW超临界锅炉NOx排放量较高的问题,设计了配风方式不同的3种工况．利用CFD软件,对3种工况进行了炉内燃烧、传热及污染物排放等方面的数值计算,并分析了炉内的温度、NOx及cO组分的分布情况．结果表明：计算结果与实测数据吻合较好,空气分级燃烧使主燃区温度降低,CO体积分数升高,N0x质量浓度明显降低;燃尽风对燃料的燃尽率和炉膛出口烟温产生了不利影响,从而影响机组的经济性和安全性．通过对各个工况燃料的燃尽率及炉膛出口烟温进行综合比较分析,得出工况3为较理想的改造方案．     

800MW旋流对冲燃烧锅炉低NO_x改造的数值模拟

针对某800MW超临界锅炉NOx排放量较高的问题,设计了配风方式不同的3种工况.利用CFD软件,对3种工况进行了炉内燃烧、传热及污染物排放等方面的数值计算,并分析了炉内的温度、NOx及CO组分的分布情况.结果表明:计算结果与实测数据吻合较好,空气分级燃烧使主燃区温度降低,CO体积分数升高,NOx质量浓度明显降低;燃尽风对燃料的燃尽率和炉膛出口烟温产生了不利影响,从而影响机组的经济性和安全性.通过对各个工况燃料的燃尽率及炉膛出口烟温进行综合比较分析,得出工况3为较理想的改造方案.     

大型炉排炉清洁高效燃烧的问题剖析与实炉优化

大型炉排炉被广泛应用于生物质及生活垃圾的能源化转化,但由于其设计和运行仍处于工程经验探索阶段,实际运行过程中,存在过量空气系数大、气固相燃尽差、NO_x原始排放高等问题。针对炉排炉复杂的层燃反应过程,构建了大颗粒转化模型和多成分并行颗粒层燃模型,实现对炉排炉燃烧过程的精细化数值模拟。并通过与实验结果进行对比,验证模型的精度。利用数值模拟方法,分别针对生活垃圾和农业秸秆的大型炉排炉进行了实炉分析与优化,并根据表面着火和底部着火2种层燃模式,进行了现场运行调整。结果表明：某中拱型垃圾焚烧炉的炉膛局部高温和NO_x排放较高的问题,源自于前后侧烟道的组分分布、燃烧和还原反应与设计预期的偏离,运行优化后消除了实炉的局部高温,NO_x排放亦显著下降,所提出的结构改进方案可使NO_x原始排放降低至26.8 mg/m³;某秸秆振动炉排发电锅炉的床层和气相燃烧效率低的问题,源自于大一次风的对流冷却作用和炉膛内的“烟囱流”现象,运行优化后实炉CO排放大幅减少,发电负荷显著上升。     

循环流化床锅炉炉膛低氧燃烧加尾部补燃降低NOx排放的试验研究

在1台70 MW循环流化床工业热水锅炉上,应用炉膛低氧燃烧加尾部烟道补燃技术,降低锅炉的NO_x原始排放浓度。通过降低炉膛内过量空气系数,使炉膛和旋风分离器内呈低氧燃烧状态。由于高温烟气中有残炭和CO的存在,抑制了NO_x生成,同时能够促进NO_x向N_2转化,从而降低了高温烟气中NO_x含量。从旋风分离器中心筒喷入补燃风,可将由于炉膛低氧而未完全燃烧的残炭和CO燃尽,保证了锅炉燃烧效率。采用炉膛低氧燃烧加尾部补燃技术,锅炉的NO_x原始排放浓度从393 mg/m~3降低至115 mg/m~3(@6%O_2),CO的排放浓度控制在4×10~(-6)。     

空气深度分级燃烧NOx排放特性的CHEMKIN模拟研究

利用两段PFR反应器构建模型在CHEMKIN中模拟,研究空气深度分级燃烧中各个影响因素,使用生成速率分析和敏感性分析,探求燃料N向NO_x的转化路径及原因.模拟结果表明,主燃区α对NO_x转化率影响较大,高温强还原氛围能明显降低NO_x排放;改变燃烧温度降低NO_x排放,应当考虑主燃区,而非燃尽区;当主燃区温度小于1 500℃,燃尽风比率为35%左右时,NO_x排放最低;富燃条件下O_2/CO_2燃烧增大了OH/H,促进NO_x生成;燃尽风位置向后移会降低NO_x转化率,改变燃尽风氧浓度NO_x转化率几乎不变.本文不仅扩大了前人对空气分级燃烧的研究范围,而且对于前人没有研究的影响因素给出了结果,并且进行了化学反应动力学分析,对实际锅炉运行过程中减少NO_x排放具有指导意义.     

无烟煤与烟煤洗中煤混合燃料燃烧特性的MW级试验研究

本文借助四角切圆功能试验台,对无烟煤与烟煤洗中煤混合燃料的燃烧特性进行了MW级的试验研究,得出如下结论：1)采用切圆燃烧方式时,采用燃尽风“上+中”组合方式可以延长煤粉在还原区的停留时间,强化NO_x的还原反应,对抑制NO_x排放最有利,可控制NO_x原始排放浓度在411mg/m³～426mg/m³左右;2)采用不同燃尽风组合方式时,燃尽情况相差不大,飞灰含碳量基本控制在5%左右;3)混煤的结渣特性属于高结渣等级,具有结渣倾向严重的特点,建议锅炉设计时考虑防结渣措施。     

600 MW切圆锅炉LNCFS系统低NO_x燃烧特性数值研究

通过数值模拟研究了不同燃尽风配风方式对600 MW四角切圆锅炉炉内流动、燃烧以及NO_x生成的影响。结果表明,采用LNCFS深度空气分级低NO_x燃烧系统,NO_x排放量可控制在400 mg/m~3(6%O_2)以下,较好地抑制了燃烧过程中NO_x的生成。深度空气分级燃烧方式主要通过抑制主燃区内挥发分NO_x的生成来控制最终的NO_x排放,但对焦炭燃尽后期NO_x生成影响较小。伴随剩余煤粉的燃尽,NO_x生成量又有所反弹,影响了炉膛出口最终的NO_x排放量。     

层燃锅炉横向空气分级脱硝技术的试验研究

与大多数燃煤层燃锅炉炉膛装有纵向空气分级脱硝工艺不同,尝试在炉排上实现横向的空气分级技术,即使用一次风不均匀配置,减少中心火焰段的供风量,减少量补充到炉床后段,在高温火焰段创造深度还原性气氛,再通过侧壁上的烟气循环射流,让热解气与燃料层有更长的接触停留时间,实现燃料型NO_x排放的降低。该技术在某46 MW燃煤层燃锅炉上进行尝试,试验结果展示：燃烧室中炉排上火焰被拉长,火焰峰值温度的位置由距前墙2.62 m延后至3.52 m处,火焰中出现高CO浓度的还原区。炉排上NO_x的峰值浓度从改造前的535 mg/m³降低至322 mg/m³。尾部烟气中NO_x浓度从350 mg/m³左右降低至260～290 mg/m³,实现脱硝效率17.1%～25.7%。改造对大渣燃尽率、锅炉功率、炉内烟气温度等没有影响。该技术对于层燃锅炉实现炉内火焰脱硝有一定的工业指导意义。     

燃糠醛渣卧式循环流化床锅炉运行及应用

针对糠醛渣水分高、热值低、燃烧过程易结焦积灰等特点，采用“三床两返”炉膛结构开发出纯燃糠醛渣的卧式循环流化床锅炉，并提出了基于灰循环、二次风、生物质混烧及床料调整的运行调控策略。锅炉运行时，燃烧室、分离器、各级受热面等处温度稳定，密相区、燃尽室等处压力平稳，炉膛出口氧含量维持在5%以下，NO_x、SO₂和PM等污染物实现了超低排放。运行数据表明：该锅炉易于调节、运行稳定，经济性和环保指标优异。     

过量空气系数对电站锅炉NO_x排放特性的影响

空气分级燃烧是一种降低NO_x排放的技术,文中在应用该技术的前提下,对不同过量空气系数下的燃烧工况进行了模拟研究。结果表明,随着过量空气系数的增大:1)烟气在炉内停留时间缩短,气流混合强烈,燃烧条件得到优化;2)炉膛火焰中心逐渐下降,主燃区温度不断升高,而炉膛出口烟温却呈下降趋势;3)主燃区CO浓度明显降低,还原性气氛得到减弱;4)炉膛出口NO_x浓度呈增大趋势。     

600MW锅炉偏转二次风系统降低NOx排放的试验研究

某600MW机组四角切圆燃烧锅炉,采用顶部燃尽风并配合使用偏转二次风系统,炉膛下部二次风大角度正切,上部二次风和OFA风反切肖旋,在炉膛截面水平方向和炉膛高度方向形成分级燃烧.实际运行结果表明,该燃烧器布置方式能抑制炉内结渣,减轻炉膛出口旋转残余并能降低NOx排放量.通过对该600MW机组锅炉进行多工况试验,摸索该炉的NOx排放特性,并在试验中采用燃烧调整方法降低NOx排放,获得了良好的效果,将锅炉的氮氧化物排放水平降低到国家标准限定值以下,为采用偏转二次风系统的大型电站锅炉降低NOx排放提供参考.     

旋流燃烧器结构对116 MW立式燃气锅炉低氮性能的影响

利用ANSYS-Fluent CFD软件,采取Realizable k-ε模型和有限速率/涡耗散模型对某116 MW立式燃气锅炉进行数值模拟,该立式锅炉有左右两个燃烧器入口。对比分析了不同旋流数(0、0.54、0.77、1.11、1.67)和左右入口空气不同旋转方向下,燃烧室内中心截面速度矢量分布、温度分布以及轴向不同截面平均温度和NO_x质量分数。结果表明：旋流空气能在炉内形成中心回流区,使得燃料与空气有效混合,燃烧扩散到整个炉膛,随着旋流数的增加,炉膛内中心回流区向入口移动,高温区域也随之向入口方向移动,且高温区域减少,炉膛内整体温度下降,出口NO_x排放从212 mg/m³降低到76 mg/m³,而当旋流数增加到1.11以上时,旋流数大小对炉膛内NO_x的生成和排放的影响将会很小。研究还发现当左入口空气为左旋,右入口空气为右旋时,该燃气锅炉不仅燃烧稳定并且具有较低的NO_x排放。