330MW四角切圆锅炉低NO_x优化改造数值模拟

针对某电厂330MW四角切圆锅炉NOx排放质量浓度高、炉内结渣严重的问题,提出基于多空气分级低氮燃烧技术的燃烧器改造方案,运用FLUENT软件对改造前后锅炉燃烧状况进行数值模拟.分析计算和试验数据得出:改造后,浓相一次风反切对炉内燃烧有一定影响,煤粉气流对水冷壁冲刷减弱,结渣现象明显改善;煤粉着火稳燃得到强化,主燃区CO质量浓度增大,炉内还原性气氛增强;燃尽区下部形成的NOx还原区对降低NOx排放质量浓度有积极作用;炉内最高温度下降80℃左右,NOx排放质量浓度降幅达47%左右.     

锅炉节能新途径——百叶窗煤粉浓缩器的研究与探讨

提高燃烧稳定性的方法主要有两类,一个是加强热烟气回流卷吸以使一次风煤粉气流得到足够的着火热及时着火,有的研究者称之为热回流法;如旋流式燃烧器[3],旋流预燃室钝[3],夹心风燃烧器[3]、扁平射流燃烧器[3]、多功能船形燃烧器[3]和大速差燃烧器[3]。另一类是以提高一次风煤粉浓度以减少着火热的方法,叫做浓缩煤粉燃烧技术,也称之为高浓度煤粉燃烧技术。     

旋流强度对燃烧器出口附近颗粒碰撞数的影响

为了解决电站锅炉炉膛结渣的问题,研究了对结渣有重要影响的颗粒碰撞数受二次风旋流强度影响的规律.利用相位多谱勒仪(PDA)测量了旋流燃烧器模型出口流场,用以验证同工况下的计算结果,比较结果表明,气流的平均速度在燃烧器出口能很好地符合.在此基础上,数值计算了不同内二次风旋流强度下燃烧器出口的流场,并用随机轨道模型对流场进行后处理,计算颗粒碰撞数.结果表明,颗粒碰撞数占总颗粒数比例很小.颗粒碰撞数与内二次风旋流强度大小成反比.旋流强度大时,颗粒碰撞数小.     

新型等离子体点火燃烧筒研究

以装有150kW等离子体发生器的某等离子体点火试验燃烧器为例,应用数值模拟的方法对等离子体点火燃烧器的稳燃性能进行了研究,并提出了一种新型的径向/切向进风等离子体点火燃烧筒.研究结果表明,一次风速(风粉气流流速)、等离子体气流的穿透区域和煤粉浓度等是影响等离子体点火过程及煤粉着火燃烧的主要因素.径向/切向进风可以在燃烧筒内形成多向回流和旋流,使得风粉气流在燃烧筒内不仅有轴向速度,而且还有径向和切向速度,改变了轴向进风气流运动的单一性,增加了煤粉气流在筒内的停留时间,着火区域扩大,火焰充满度好,有利于燃烧筒内的稳燃.     

锅炉炉膛结渣问题的研究攻关

针对一台130t/h切向燃烧锅炉炉膛出现的结渣问题,提出一种可以消除结渣的燃烧器结构和燃烧器配风方式。数值计算结果表明,改造后的燃烧器,锅炉炉内实际切圆直径减小,炉膛温度水平降低,上二次风喷口附近水冷壁壁面O2浓度增加,都有利于抑制和消除炉膛的结渣。改造后的炉膛结渣基本消除,锅炉高负荷运行稳定性提高,数值计算结果与现场实测数据基本吻合。     

浓淡煤粉燃烧器双通道速度差对NOx排放的影响

对350 MW电站四角切圆煤粉锅炉燃烧过程和煤粉燃烧器气固两相流的数值计算表明,常规浓淡煤粉燃烧器的双通道速度差为6～9 m·s-1,因此,提出了等速型浓淡煤粉燃烧器的概念.等速型浓淡煤粉燃烧器比常规直流煤粉燃烧器可减少21.8%的NOx排放,比常规浓淡煤粉燃烧器也可降低11.3%的NOx排放.     

1021 t/h四角切圆锅炉低NO_x燃烧器优化设计

针对某电厂1021t/h四角切圆锅炉NO_x排放质量浓度高、炉内结渣严重的问题,提出基于多空气分级低氮燃烧技术的燃烧器改造方案,运用Fluent软件对改造前后炉内燃烧状况进行数值模拟,并利用试验优化运行参数.对比分析计算和试验结果表明:改造后煤粉气流对水冷壁冲刷减弱,结渣现象明显改善;炉内整体温度降低,最高温度下降80℃左右,有效抑制了热力型NO_x的生成;主燃区CO质量分数增大,炉内还原性气氛增强,很大程度抑制了燃料型NO_x的生成;改造后NO_x排放质量浓度降幅达47%左右,浓相一次风反切角度取值宜在15°左右.     

锅炉炉膛结渣的机理及防止措施

对已投运的锅炉，防止结渣的主要措施是从改善炉内的空气动力工况入手。尽量在不改动燃烧器处水冷壁的情况下采取各种能降低燃烧器区域温度水平、防止一次风带粉气流偏斜、贴壁冲墙的措施减少和改变卫燃带的敷设方式。     

同轴旋流低NOx燃烧器空气动力场中一次风转捩长度

运用CCD摄像机对同轴旋转分层流低N0x燃烧器出口空气动力特性进行了可视化研究，对采集的图像进行了一系列处理。提出了一次风边界转捩长度的概念，并对其进行了定义，进而分析了一次风边界转捩长度的影响因素及其变化规律。研究结果表明：一次风转捩长度是一、二次风旋流强度和一、二次风风量比共同作用的结果，其大小范围取决于两者的配置；只有当两者处于合理配置时，燃烧器才能处于较好的燃烧工况。该研究结果为同轴旋转分层流燃烧器分层机理的研究打下了基础。     

不同假想圆直径对燃烧器区域浓度场影响的数值模拟

针对上层燃烧器二次风假想圆直径为1000mm和加大为1500mm两种工况,通过数值模拟进行对比分析,研究六角切圆燃烧锅炉燃烧器区域的浓度场,模拟结果表明,适当改变一、二次风向心度能够有效地降低局部过高的颗粒浓度,从而抑制受热面结渣现象的发生。     

无烟煤在水泥回转窑中稳定燃烧的关键技术

本文通过分析煤粉气流着火特性和计算煤粉燃烧所需要的时间，指出了影响无烟煤着火和稳定燃烧的主要因素，提出了采用多风道燃烧器、降低煤粉细度和提高二次风温等关键技术，以实现无烟煤在水泥回转窑中稳定燃烧．     

电站锅炉燃烧特性的数值模拟

对 116 0t·h-1四角切圆电站锅炉的燃烧过程进行了数值模拟 ,燃烧器组采用常规直流煤粉燃烧器和低NOx煤粉燃烧器两种形式 .结果表明 ,大空间锅炉炉膛的速度场、温度场分布很不均匀 ;燃烧器上部附近的炉膛中心烟气上升速度最小 ,湍动能最大 ,温度最高 .烟气上升速度分布图形 ,在燃烧器区域为单峰形 ,即炉膛中心上升速度最大 ;在燃烧器上部为马鞍形 ,即截面环形区域的上升速度最大 .烟气温度分布图形 ,在燃烧器区域呈马鞍形 ,即中心区域和四周水冷壁附近的温度较低 ,截面环形区域的温度最高 ;在燃烧器上部区域为单峰形 ,即炉膛中心的温度最大 .水冷壁附近烟气温度的最大值 ,即结渣的可能区域位于旋转火焰的下游 .炉膛的切圆直径 ,在燃烧器区域随炉膛高度增大不断减小 ,至燃烧器上部附近急剧增大 ,之后随高度增大成一常数 .电站锅炉的常规直流煤粉燃烧器改造成低NOx 燃烧器时 ,炉膛的速度场、湍动能场、截面切圆直径和旋流强度以及温度场等保持不变 .     

低挥发分煤粉着火与火焰稳定性研究

为了研究低挥发分煤粉着火与火焰稳定性,分析了气相燃烧与煤粉燃烧的着火贫限,提出了低挥发分煤粉着火的一次风粉气分离原则.实验证明,根据这一原则设计的开缝纯体燃烧器对低挥发分煤粉的着火与火焰稳定具有较好的适应性.     

1139t/h超临界切圆锅炉气固两相流动数值模拟

为研究1139t/h四角切圆燃烧锅炉炉内气固两相流动问题,采用标准k-ε模型和DPM模型数值研究3种典型负荷下炉内流动特性及固体颗粒运动轨迹.研究结果表明:在不同负荷下四角射流均能形成稳定切圆,但炉内气流偏斜严重易引起水冷壁的结渣;100%负荷下在炉膛壁面产生漩涡,颗粒对水冷壁造成冲刷;炉内合适的煤粉粒径能够保证煤粉在炉内的停留时间.研究结果对锅炉的热态燃烧调整提供理论依据.     

300MW双炉膛锅炉中煤粉颗粒的运动轨迹

对某发电厂300MW单炉体双炉膛直流锅炉的煤粉颗粒运动轨迹进行了数值模拟研究,结果表明：小煤粉颗粒的运动轨迹与炉内旋转气流基本一致,而中、大煤粉颗粒因气流对其的作用力不足以提供做旋转运动的向心力,做在热角区域气流急剧转弯时撞击在水冷壁上;由此分析了该锅炉烟气侧水冷壁高温腐蚀的某些原因,提出了发行方案,模拟结果显示：降低一次风喷口高度、加宽喷口宽度、采用水平浓谈风煤粉燃烧器,可以提高一次风射流的刚性,避免煤粉颗粒撞击在热角区域的水冷壁上,从而减少高温腐蚀的发生,改造后的性能测试结果表明,改造方案切实可行,取得了良好的运行佳绩。     

旋流煤粉燃烧第四类稳燃技术

将国内外旋流燃烧器现有的稳燃措施根据其稳燃原理分为3类.分类分析现有稳燃措施不能适应低挥发分煤稳燃的原因和存在的问题,分析得出:扩口、扩流锥、浓淡燃烧、齿环稳燃器等稳燃措施都没有考虑煤粉气流进入炉膛后与高温烟气迅速混合问题.在这些稳燃措施的流场中,煤粉气流进入炉膛,除脉动外,首先沿回流区外缘流动,向外扩张,与二次风混合过早,而并不迅速与热烟气混合;煤粉气流与高温烟气的混合动力为二者之间的横向湍流脉动,混合强度弱.因此,对于低挥发分煤不能起到良好的稳燃作用.提出了第4类稳燃技术花瓣稳燃器,该技术充分考虑了煤粉气流与高温烟气间的掺混速度和前期掺混强度.花瓣稳燃器能够在其背流面形成轴向和径向多种回流区,使得煤粉颗粒与高温烟气间的混合动力除横向湍流脉动外还有宏观对流混合,加大了二者之间的热质交换强度.     

浮选煤的着火与稳燃

本文根据煤雾爆燃理论,讨论了挥发分很低(2～4%)的浮选煤的着火与稳燃问题.指出在直流燃烧器出口加装钝体能强化初始阶段的燃烧、造成烟气回流,有利于煤粉的着火与稳燃.试验证明用这种方法可以使煤粉着火提前、燃烧稳定、飞灰含碳量降低20%.     

一种新型节油煤粉燃烧器

煤粉锅炉是火力发电的主力机组。节约煤粉炉在点火和稳燃时所需的燃油是非常有意义的。目前节油多基于煤粉直接加热甚至将点火热源改为电力。本文从助燃空气中的氧气浓度出发,提出了富氧节油的思路,形成了富氧燃烧的节油煤粉燃烧器。该燃烧器使用提高浓缩后一次风粉气流中氧气的浓度以增强气流的着火稳燃性能。本文阐述了富氧节油燃烧器相关的原理和系统结构,并讨论了这一新型燃烧器的特点。     

正反切圆燃烧器布置及其二次风分配的研究

对正反切圆燃烧器布置的煤粉锅炉燃烧过程进行了数值计算,模拟了该燃烧器在不同配风的情况下对炉膛出口过热器汽温偏差可能产生的影响,分析表明,烟气本身的温差和流动的残余旋转都将有直接影响到炉膛出口两侧过热器的热量吸收,调整正,反切二次风配比和反切夹角可以改善炉膛出口的烟温偏差和速度偏差。     

正反切圆燃烧器布置及其二次风分配的研究

对正反切圆燃烧器布置的煤粉锅炉燃烧过程进行了数值计算,模拟了该燃烧器在不同配风的情况下对炉膛出口过热器汽温偏差可能产生的影响．分析表明,烟气本身的温差和流动的残余旋转都将直接影响到炉膛出口两侧过热器的热量吸收．调整正、反切二次风配比和反切夹角可以改善炉膛出口的烟温偏差和速度偏差．