大型锅炉水冷壁高温腐蚀分析及改进措施

针对石门电厂锅炉水冷壁存在的高温腐蚀现象,通过高温腐蚀垢样分析断定硫化物型高温腐蚀,从煤的含硫量、煤质特性、炉内切圆大小、一次风气流偏转贴墙情况、煤粉细度等方面分析了水冷壁发生高温腐蚀的原因,研究认为靠近水冷壁的还原性气氛是造成高温腐蚀的重要原因,针对具体原因,提出了一次风反切、侧边风技术、运行调整等改进措施．     

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.     

对冲燃烧布置锅炉水冷壁高温腐蚀问题的研究

分析了对冲布置锅炉水冷壁高温腐蚀的原因,提出了用贴壁风来解决对冲布置锅炉水冷壁高温腐蚀的办法,并用计算机对３００ＭＷ机组前后墙旋流燃烧对冲锅炉燃烧过程进行了不同工况下的数值模拟,包括改变一次风速度、二次风内外风量比例、内二次风旋流强度、贴壁风的位置和速度等,通过比较得到了较为可行的贴壁风布置方案     

对冲燃烧布置锅炉水冷壁高温腐蚀问题的研究

分析了对冲布置锅炉水冷壁高温腐蚀的原因,提出了用贴壁钢来解决对冲布置锅炉水冷壁高温腐蚀的方法,并用计算机对３００ＭＷ机组前后墙施旋流燃烧对冲锅炉燃烧过程进行了不同工况下的数值模拟,包括改变一次风速度,二次风内外风量比例,内二次风旋流强度,贴壁风的位置和速度等,通过比较得到了较地的贴壁风布置方案。     

低NOx旋流燃烧器燃烧特性数值模拟

为分析DBC-OPCC型低NO_x旋流燃烧器的燃烧性能与NO_x释放特性,通过数值模拟的方法研究燃烧室内燃料粒子的射流轨迹、温度分布、速度分布及各组分分布之间的规律。结果表明:温度分布表现为中央高两边低,氧量分布与温度分布规律相反,一次风喷口处温度分布、氧量分布与回流区的形状、大小以及煤粉颗粒密度密切相关。出口流域CO_2整体上沿中轴线呈对称分布,即中央高两边低,其变化趋势与氧量分布规律相反,与温度分布规律相近。喷口处CO含量极高,浓厚的还原性氛围对削减NO_x排放具有积极作用,在一次风喷口处煤粉形成外浓内淡的分布形态以及"三高一低"区,强化加热、析出挥发分、着火以及高温火焰内的NO_x还原,降低NO_x排放,提升稳燃能力。气流呈风包粉结构,可防范水冷壁结焦与高温腐蚀现象。     

煤粉孔隙率对四角切圆燃煤锅炉飞灰含碳量及结焦特性的影响

研究煤粉颗粒孔隙率对1 000 MW机组燃煤锅炉飞灰含碳量及结焦特性的影响。选定了25℃、75℃、110℃这三个干燥温度对煤粉进行干燥,测试了煤粉颗粒的水分和孔隙率。采用测试得出的孔隙率范围,利用FLUENT软件对该台四角切圆燃煤锅炉炉内燃烧进行了三维稳态数值模拟,其中,模拟焦炭的燃烧采用了intrinsic模型。研究结果表明:(1)煤粉颗粒的孔隙率、比表面积和孔径都随着煤粉加热温度的升高而增大;(2)煤粉颗粒孔隙率越大,炉膛火焰中心位置越低,燃尽风区域的温度也越低;(3)煤粉颗粒孔隙率越大,煤粉颗粒的碰壁率和炉膛出口的飞灰含碳量都会越小;(4)煤粉颗粒孔隙率越大,水冷壁越不易结焦。研究结果为燃煤锅炉运行实践、设计以及改造提供了依据。     

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.     

组合式贴壁风对660MW锅炉燃烧过程的影响

为防止电厂660 MW对冲燃烧锅炉出现水冷壁高温腐蚀现象,提出了锅炉前后墙和侧墙同时布置贴壁风的新型组合式方案.采用数值计算方法,对锅炉在原始工况和贴壁风工况下的炉内燃烧、传热及流动过程进行了数值模拟,重点考察了贴壁风对炉内速度场、温度场及烟气组分浓度场的影响.结果表明:模拟预测的强还原性区域与锅炉实际发生高温腐蚀区域相吻合;组合式贴壁风提高了侧墙的O2覆盖率,增加了覆盖区域的含氧量,而CO明显降低;贴壁风加入前后炉内燃烧温度和各组分浓度变化不大,对炉内燃烧几乎没有影响;从燃尽风引出的组合式贴壁风削弱了空气分级低氮燃烧作用,NOx排放略有增加.     

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.     

1025t/h煤粉锅炉水冷壁高温腐蚀的试验研究

研究结果表明水冷壁高温腐蚀的类型是因煤中含硫量较高、煤粉燃尽行程较长、运行调整不当引起的硫化物型腐蚀。通过燃烧运行调整措施,基本消除了锅炉高负荷时的水冷壁高温腐蚀现象。     

电站锅炉中煤粉燃烧的数值模拟与操作参数的优化

模拟了四角切圆锅炉中煤粉的燃烧过程 ,考虑了三种不同工况 .其一是改变二次风的分配方式 (包括正宝塔、腰鼓以及均等配风 ) ;其二是在水冷壁敷设卫燃带 ;最后是改变燃烧器的上下角度与燃烧器的排列顺序 .计算结果表明 :1#、3#角煤粉的着火距离较 2 #、4 #角长 ,这一结论与生产实践中所观察到的现象一致 ;与均等配风相比较 ,正宝塔与腰鼓配风有利于煤粉的着火 ,但不利于提高屏入口处的烟气温度 ;炉膛内敷设卫燃带显著提高烟气的温度 .     

煤粉炉内扩散火焰关于大尺度涡的“砂轮”效应初探

以110MW、四角切向喷射的煤粉动力锅炉为对象,借助CFX4.2软件,在α-250工作站对该型锅炉的燃烧过程开展了数据模拟研究,研究发现：在该型炉膛内存在某种由准强制涡和准自由涡所组成的涡结果,这些涡均属于大尺度涡（非亚格子涡）;在这些准强制涡和准自由涡即大尺度涡之间以及某些涡与固壁或涡与喷射气流之间因扩散燃烧及强剪切而导致局部火焰增强现象即所谓“砂轮”效应,从Zeldovich转换和广义Reynolds比拟及粘性耗散的角度,定性地分析了这一效应。     

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．     

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.     

炉膛喉口面积对W型火焰锅炉炉内空气动力场的影响

对珞璜电厂引进法国Ｓｔｅｉｎ公司３６０ＭＷ的Ｗ型火焰锅炉进行了冷态模化研究。采用热线风速仪对炉内流场进行测试,在此基础上研究了炉膛喉口面积对炉内空气动力场的影响规律,得出了在不同相对喉口面积下的炉内气流流场图,并对炉内的气流速度分布,气流充满度和平均有效动量流率等进行了比较与分析。研究表明,适当缩小炉膛喉面积,王方面有利于喷入炉内煤粉的着火和燃尽,另一方面有利于减小高温烟气对喉口和前,后拱及冷灰斗     

TRW燃烧器后置炉膛内流场的数值模拟

为配合液态排渣多级煤燃烧器（ＴＲＷ燃烧器）的应用示范工程,以质量、动量、能量守恒定理为基础,建立了ＴＲＷ燃烧器后置炉膛内三维流动的数学模型,采用经典的ＳＩＭＰＬＥ算法和混合差分格式,对炉膛内的流场及煤粉运动轨迹进行了数值模拟．从而为锅炉设计、三次风和顶部燃尽风（ＯＦＡ）的布置提供了大量的参考数据．根据ＴＲＷ燃烧器的出口尺寸以及某锅炉厂提供的炉膛尺寸和三次风、ＯＦＡ的布置原则,对４个布置方案进行了９种不同工况的计算．得到与ＴＲＷ燃烧器能较好匹配的炉膛结构及三次风、ＯＦＡ的布置方案,并对计算结果进行了详细地分析,确认计算结果符合炉内流动规律．计算程序中一些参数如网格、锅炉尺寸以及燃烧器的布置可以方便地进行修改,因而很容易计算其他炉内的流动过程和移植应用．     

利用壅塞原理均匀分配高炉各风口的喷煤量

应用纯气体的壅塞原理,对由空气和煤粉组成的气粉两相流的壅塞现象进行了理论和实验研究,提出了一种基于壅塞原理的可均匀分配高炉喷吹煤粉流量的新方法.结果表明,在现有高炉喷煤系统的各输送支管前安装一组具有相同几何尺寸的“喉形喷管”并满足适当压力条件时,两相流将在各喷管内发生壅塞流动.此时,其流速和流量将保持一致且不受后续管路条件不同的影响,从而可起到均化喷煤量的作用.实验测定了质量流量与出口压强的关系,定义了临界压强比可作为判定壅塞发生与否的依据,并找出了临界压强比与固气比之间的变化规律,给出了实用喷管的选择依据和使用条件.     

多股流粉煤--空气喷枪在圆管内射流三维微分方程的数值处理

通过使用质量守恒、动量守恒、能量守恒、混合组分平衡的基本规律,分析粉煤固体颗粒-空气的两相三维湍流流动、传热等现象而建立起封闭的通用控制方程并进对其进行离散化之后,如何采用适当的计算方法进行求解其离散化后的代数方程是相当关键的．本文推导的控制容积逐面叠加方法能使封闭的通用控制方程离散化后的七对角矩阵算法转化为同一层次上三个TDMA方法的串联相加求和,大大地简化了SIMPLE思想中的迭代过程,能快速求解互相耦合的气-固两相温度场、流场、压力场、浓度场,以便于进一步提高粉煤颗粒的燃烧效率,减少其对高炉风口的磨损．这在高炉喷吹粉煤气-固两相流动的三维数学模型的数值解法的实际计算中证明是非常有效的,将为高炉的风口的维护以及高炉的理论设计准备了必要条件．     

分级燃烧及煤粉细度对NO_x排放浓度的影响

在一台９２．９ｋＷ／ｈ的卧式煤粉燃烧炉上进行了不同煤种、不同细度的分级燃烧试验．实验发现：分级燃烧对高挥发分煤种以及同一煤种的细煤粉的ＮＯｘ排放浓度的降低效果更显著;对于同一煤种,细煤粉的飞灰含碳量较粗煤粉低,而且随着分级程度的增加,细煤粉的飞灰含碳量的增加幅度较粗煤粉小;在一次风喷口安装钝体稳燃器时可提高燃烧效率、降低ＮＯｘ．