600MW四角切圆锅炉流场非均匀性与SNCR尿素喷射优化研究

对四角切圆锅炉内流场非均匀性进行研究,为SNCR尿素喷射优化提供方案,以提高SNCR的NOx脱除效率。采用数值模拟的方法对不同负荷下的流场进行分析,并采用后处理的方法得到NOx浓度分布,将结果与电厂实际运行数据进行对比,验证数值模型的准确性。四角切圆锅炉内流场非均匀程度较高,采用常规的SNCR尿素喷射方法导致喷射点不在窗口温度范围内,效率较低。针对该问题提出两种解决途径,采用燃尽风消旋的方式,或采用基于尾部烟道NOx监测的动态调控。不同负荷下窗口温度所在位置不同,两种解决途径均需要考虑负荷的影响。采用燃尽风消旋的方式能够降低流场非均匀程度。采用基于尾部烟道NOx监测的动态调控的方式能够适应炉内非均匀流场特性进行动态喷射。     

大型燃煤锅炉SNCR/SCR混合脱硝数值模拟及工程验证

为了提高选择性非催化还原/选择性催化还原(SNCR/SCR)混合脱硝中的还原剂在锅炉尾部烟道内的分布均匀性,基于FLUENT平台,对300 MW燃煤机组SNCR/SCR混合脱硝系统进行了数值模拟,重点分析转向室补氨喷射位置、混合器结构对烟气中氨氮组分混合的影响,计算结果与试验测量数据吻合很好.结果表明:SNCR反应后,转向室出口还原剂分布极不均匀;转向室侧墙补氨喷枪越靠近转向角位置,越有利于提升烟道内还原剂的平均分布;SCR反应器入口烟道设置新型复合X型混合器,进一步强化NH3与烟气的均匀混合,反应器首层催化剂入口截面还原剂浓度分布偏差从22%降低至7.4%;将优化的补氨喷射位置与混合器结构应用于现场锅炉,SNCR和SCR脱硝效率分别达到了35%和78.4%,SNCR/SCR联合脱硝效率达85.96%,脱硝效果良好.     

小型循环流化床锅炉的选择性非催化还原脱硝工艺改造

为应对日益严峻的环境问题,进一步降低NOx排放浓度,对一台15 t/h循环流化床锅炉进行选择性非催化还原(SNCR)脱硝工艺改造。首先对旋风分离器内的流场进行了模拟,模拟结果表明,烟气在旋风分离器内的速度分布呈现出较好的对称性,能够为SNCR脱硝过程提供良好的混合及反应条件。在此基础上,根据锅炉结构特征和实际运行情况,为锅炉设计并安装脱硝系统。经过调试,SNCR脱硝系统运行稳定,经济性良好。锅炉高温烟道和尾部烟道内烟气中的NO_x浓度分别降低了54.9%和44.9%,NOx排放浓度和氨逃逸量均远低于相关标准的限值。     

正交网格下配风对四角切圆锅炉燃烧效率影响的数值模拟

在正交网格下考察了不同燃烧器布置方式对DG420／13．7-Ⅱ2型四角切圆锅炉空气动力场模拟的差异,对比试验结果表明,将燃烧器分为两半布置在四角处的两面壁面上是较为合适的布置方式．还开展了配风对该型锅炉和SG420／13．7-M419型锅炉燃烧效率影响的数值模拟和试验研究,计算的煤粉燃尽率与试验值比较符合,配风对两种型号锅炉燃烧效率的影响规律是一致的．研究结果表明,正宝塔配风可增加煤粉燃尽率,有利于提高锅炉燃烧效率;倒宝塔配风会显著降低煤粉燃尽率,降低锅炉燃烧效率;而均匀配风和缩腰配风则处于两者之间．     

锅炉转向室烟气调节屏的调节性能与优化设计

为解决锅炉尾部烟道中烟气气流分布不均匀性问题,在锅炉转向室内增设烟气调节屏,并通过数值计算和采用粒子图像测速仪（PIV）测量的方法对烟气调节屏的调节性能进行优化.在锅炉转向室内优化设计出3种不同的烟气调节屏装置,并引用不均匀系数和速度偏差系数定量评定烟道内流场的均匀性,结果显示增设烟气调节装置后气流场均匀程度明显变优....     

200 MW四角切圆锅炉燃烧器浓淡比对NOx排放影响的数值研究

以某热电厂200MW四角切圆浓淡煤粉燃烧锅炉为对象,通过数值模拟获得了该炉最大连续出力工况(BMCR)下炉膛内的流场、温度场及炉膛出口的NO_x浓度,并进一步通过数值模拟探讨了改变水平浓淡煤粉燃烧器浓淡比时对炉内燃烧及NO_x生成情况的影响.数值结果表明:在BMCR工况下,计算值与实际运行的在线仪表的记录值基本一致;当浓淡比增大时,NO_x生成量并不是单调的,而是先降低后升高;其中最佳浓淡比为5∶1,且在此基础上采用"缩腰型"配风有助于进一步降低NO_x生成量.其计算结果可供同类锅炉实际运行时参考.     

600 MW机组锅炉水平烟道气流特性试验

以某厂600MW四角切圆燃烧锅炉为原型建立试验台,在1∶20的模型上对炉膛上部、屏区烟道的气流流动进行了冷态试验研究,测量了锅炉水平烟道的速度偏差,得出不同工况下水平烟道流场的分布情况,分析了屏区气流偏差形成的原因,得出四角切圆锅炉出口气流的残余旋转是造成锅炉屏区气流偏差的主要原因,为降低炉内气流偏差提供了理论依据.     

基于燃尽风优化的旋流锅炉燃烧模拟研究

基于现场试验数据,采用ANSYS15.0对某600 MW旋流对冲锅炉燃烧过程进行模拟,研究燃尽风率变化和上、下层燃尽风比例变化对燃烧特性的影响,分析减小不完全燃烧损失和降低NO_x生成量的相互制约性。研究表明:随着燃尽风率的增大,NO_x生成量明显下降,而煤粉不完全燃烧损失增大,颗粒燃尽率降低;上、下层燃尽风比例变大时,不利于未燃碳燃尽,但空气分级作用增强,可使NO_x生成量减少。综合考虑,在额定负荷下,较优的燃尽风率变化范围为20%~25%,上、下燃尽风比例为3∶2左右。     

钙基颗粒对分解炉内选择性非催化还原法脱硝影响的研究进展

水泥生产产生大量氮氧化物,对空气污染排放治理有很大的影响。在中国水泥生产线普遍采用选择性非催化还原脱销技术(selective non-catalytic reduction,SNCR),可以用氨水、尿素等其他还原剂,NO_x被SNCR脱硝技术还原成N_2和H_2O。SNCR在电站锅炉已运用成熟,可是在水泥窑炉运用效果一般,脱硝率较低,液体还原剂大量消耗,并出现氨水逃逸等问题,表明在水泥窑炉SNCR烟气脱硝过程比电站锅炉更加复杂。因此,为了将SNCR脱硝技术更好地应用到水泥窑的分解炉,使其NO_x的排放得到有效的控制,对近年来中外水泥生料的主要成分高浓度的钙基颗粒对水泥窑分解炉中SNCR脱硝技术的影响,以及NH_3在分解炉内氧化还原NO_x的作用途径进行总结,为SNCR在水泥窑的有效发挥提供新的改进思路。     

宽负荷脱硝技术研究及应用

针对机组负荷较低时SCR脱硝系统无法运行、氮氧化物排放超标的问题,提出锅炉启停期间脱硝系统运行方式的优化方案。根据SNCR高温区域的烟气温度流场情况,协调投入SNCR尿素喷枪,调节尿素溶液流量,从而在启停阶段满足SNCR装置投入的条件,控制NOx在规定范围内,以东热电厂3号锅炉为案例,进行了启停阶段的脱硝试验研究,达到了宽负荷运行脱硝的技术指标。     

小型循环流化床锅炉的SNCR脱硝工艺改造

为应对日益严峻的环境问题,进一步降低NO_x排放浓度,对一台15 t/h循环流化床锅炉进行SNCR脱硝工艺改造。首先对旋风分离器内的流场进行了模拟,模拟结果表明,烟气在旋风分离器内的速度分布呈现出较好的对称性,能够为SNCR脱硝过程提供良好的混合及反应条件。在此基础上,根据锅炉结构特征和实际运行情况,为锅炉设计并安装脱硝系统。经过调试,SNCR脱硝系统运行稳定,经济性良好。锅炉高温烟道和尾部烟道内烟气中的NO_x浓度分别降低了54.9%和44.9%,NO_x排放浓度和氨逃逸量均远低于相关标准的限值。     

超超临界锅炉燃烧配风优化的三维数值模拟

建立了带二次风道的660 MW超超临界墙式切圆锅炉的三维数理模型,采用Realizable k-ε双方程湍流模型模拟气相湍流流动,采用P-1辐射模型来描述炉内辐射换热,采用混合分数/概率密度函数模型模拟气相湍流燃烧.研究了锅炉二次风风门挡板的阻力特性,并探究了附加燃尽风门挡板开度对660 MW墙式切圆锅炉燃烧与污染物排放特性的影响.结果表明:附加燃尽风风量与其风门开度阻力系数有关,当风门开度小于50%时,附加燃尽风风门阻力系数曲线斜率大幅增加,风量随开度变化的幅度增大;随着附加燃尽风门挡板开度增加,NOx浓度降低,但在炉膛上部煤粉发生二次燃烧,引起屏底烟气温度升高.     

基于非均匀入口条件的SCR氨喷射方法

为了提高选择性催化还原(SCR)脱硝系统烟气流场和还原剂浓度在反应器内分布的均匀性,以300MW四角切圆燃煤锅炉SCR系统为原型,基于更符合SCR工程实际的非均匀入口边界条件,采用数值模拟计算方法,分析不同氨喷射方法时还原剂的分布特性和标准偏差.结果表明:SCR入口NO通量偏差大,最大值为46.7%;弯道C布置4块导流板时,E-E截面速度偏差系数从18.13%降低到13.61%;SCR入口采用涡流板均匀喷氨时,E-E截面氨氮比标准偏差系数Ch为17.52%,调整为非均匀喷氨时,Ch为15.56%,不均匀性效果改善不明显;SCR入口采用喷氨格栅多喷嘴设置,且实行分区非均匀喷氨控制方法时,E-E截面的Ch降低至4.72%,对流场速度均匀性分布几乎没有影响,说明该方法是SCR系统还原剂有效控制方法.     

配风方式对四角切圆煤粉锅炉燃烧特性影响数值分析

借助CFD软件平台,利用Fluent对四角切圆煤粉锅炉炉内燃烧过程进行了三维稳态数值模拟,重点研究了二次风配风方式对炉内流动和燃烧过程的影响,探讨了不同配风方式下炉内流场、温度场、组分场的变化规律.结果表明:在均等配风、正宝塔配风、倒宝塔配风三种配风方式中,正宝塔配风为最佳配风方式.它不仅能保证炉内具有较好气流充满度和下二次风风速,利于煤粉与空气的混合与燃烧,减少炉渣中的可燃物含量,而且能够保证高温火焰位于燃烧区的中心位置,延长煤粉到炉膛出口的距离.研究结果对锅炉运行、设计和改造具有理论指导意义.     

燃烧调整对W火焰锅炉省煤器出口烟气组分分布的影响

以某660 MW超临界W火焰锅炉为研究对象,采用现场试验方法研究了燃烧调整对省煤器出口烟气组分分布的影响.结果 表明:450、500、650MW试验负荷下省煤器出口烟道横截面NOx和O2分布差异较大,中、高负荷下NOx质量浓度和O2体积分数分布呈左侧低右侧高的特点,而低负荷下呈中间低两侧高的分布特点,机组负荷越高,NOx质量浓度分布的不均匀度越低;运行氧量对NOx和O2分布特征影响并不明显;磨煤机组合方式影响炉内燃烧均匀性,进而影响省煤器出口烟道横截面O2和NOx分布,500 MW负荷3种磨煤机组合运行方式下NOx和O2分布的不均匀度分别为7.56％、7.70％、3.90％和17.30％、14.70％、6.49％.受燃尽风喷口风量分配偏差的影响,50％、75％和100％燃尽风风门开度下NOx质量浓度分布的不均匀度分别为7.86％、26.90％和10.40％,呈先增加后降低趋势,与O2体积分数分布特点基本相似.     

大型四角喷燃锅炉烟温、汽温偏差的数值研究

对大型四角切向喷燃锅炉中由于燃烧器四角布置带来的炉内燃烧不均匀性引起的炉膛出口烟温偏差大，以至引起锅炉主蒸汽和再热蒸汽温度偏差较大的原因进行了数值研究，探讨了不同燃烧条件下一、二次风旋转方向、屏式过热器、二次风切圆直径等对烟温偏差的影响，提出了改进措施     

瑞明电厂125 MW燃煤锅炉SOFA低NOx燃烧技术

采用深度空气分级低NOx高效燃烧技术,提出了在下部燃烧器格局不变条件下最佳布置分离燃尽风高度的设计要求.采取了多切圆系统,改善了炉内温度场分布,从而有效防止结渣和高温腐蚀,保护了锅炉水冷壁.锅炉改造后NOx挥放水平可到350～400 mg/Nm3左右,炉内没有结渣等现象,飞灰含碳量没有明显增加,锅炉汽温汽压负荷全部达标.     

面向深度调峰的超临界煤粉锅炉变负荷燃烧三维数值模拟

为解决低负荷运行时燃煤锅炉稳燃性下降和NO_x排放增加的问题,对一台660 MW超临界旋流对冲锅炉在低负荷(20%～60%额定负荷)下不同运行工况进行了三维数值模拟,并研究了低负荷下多种操作参数对锅炉稳燃性和污染物排放的影响.计算与分析结果表明:30%额定负荷运行时投运下层燃烧器,且一次风率为0.2、煤粉粒径为50μm时,NO_x排放最少;当负荷进一步降低时锅炉稳燃性迅速下降,同时NO_x排放量迅速增加;调整燃烧器运行方式、一次风率和煤粉粒径可以有效改善锅炉低负荷燃烧状况.在负荷低于30%额定负荷的深度调峰运行时,采用2台磨煤机、下层燃烧器运行,并适当降低一次风率和煤粉粒径可以提高燃煤锅炉的低负荷运行能力.     

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燃煤锅炉SNCR过程的数值模拟

利用FLUENT软件对300 MW燃煤锅炉的选择性非催化还原(SNCR)过程进行了模拟.重点分析尿素溶液的喷射位置、液滴喷射速度、雾化平均粒径对SNCR过程脱硝效率以及漏氨量的影响,从而得到实际运行过程中最佳运行条件.结果显示,增加喷射速度能加快蒸发过程;雾化粒径越大越有利于还原剂的平均分布,但也会延长蒸发时间;在第1,2层同时喷射尿素溶液,并控制雾化平均粒径为0.3 mm和液滴喷射速度为30 m/s时,能够获得较好的脱硝效果.将不同氨氮摩尔比模拟结果与实际过程进行对比,结果表明两者能够较好地吻合.