DRB-4Z型双调风旋流燃烧器出口流场的数值仿真研究

以某电厂600MW机组锅炉的单个DRB-4Z型双调风旋流燃烧器为例,通过CFX软件模拟研究一次风速、外二次风叶片角度对燃烧器出口流场的影响。结果表明:适当减小一次风速可增大回流区,有利于煤粉的着火,但过低的一次风速会使一、二次风的后期混合变弱,不利于煤粉的稳定着火;随外二次风叶片角度的增大,火炬长度明显增大,推迟了外二次风与一次风的混合,降低了着火稳定性,同时易引起燃烧器对面水冷壁的结渣;随外二次风叶片角度的减小,旋流强度增大,煤粉气流的最大轴向速度和最大切向速度的衰减加快;当外二次风叶片角度过小时,较大的旋流强度使火焰尾部形成开放式气流同时在尾部中心出现回流区,将降低燃烧器的使用寿命并对着火稳定性产生不利影响。

增压富氧燃烧烟气辐射特性宽带关联k模型

针对增压富氧燃烧方式下烟气中高浓度H2O和CO2混合气体的辐射换热问题,以改进的宽带关联k分布模型为基础,建立了CO2气体4.3μm多谱带合并带的分段处理模型,并与逐线计算和简化模型的计算结果进行对比,结果表明,随着压力的增大,该分段模型与逐线计算结果吻合较好,与简化模型相比,计算精度大大提高。针对电站燃煤锅炉采用富氧燃烧方式炉内H2O和CO2的生成状况,基于以上模型计算得出不同压力下H2O和CO2各谱带的吸收系数,并计算了不同温度和压力下混合气体的辐射强度和发射率,结果显示:在相同的压力下,混合气体的辐射强度和发射率随着温度的升高而升高;当压力由0.1MPa逐渐升至1.5MPa时,辐射强度和发射率逐渐增大,但二者的相对变化却逐渐减小。

O2／CO2燃烧方式下锅炉对流传热系数的修正算法和数值研究

采用热力计算与数值模拟相结合的方法,对富氧燃烧方式下锅炉对流受热面的传热特性进行研究,获得了富氧气氛受热面对流传热系数的变化规律,由此提出了对流传热系数的修正算法.采用该算法,以某电厂300 MW锅炉为例,分别对空气燃烧方式和O2/CO2燃烧方式下的各受热面进行了热力计算,并将计算结果与模拟结果进行了对比分析,结果两者相吻合,表明修正算法是可行的.分析结果还表明:富氧气氛下烟气的传热能力增强,即相同的受热面积传热量增加.

富氧燃烧技术在锅炉节能方面的应用探讨

介绍了富氧燃烧方式的技术特点,对其节能机理进行了较为详细的阐述,并以某电站300MW电站锅炉为例,采用ASMEPTC4-1998得出了空气和富氧（30%O2/70%CO2）2种气氛下锅炉的热效率,详细计算分析了煤粉在空气气氛和富氧气氛下锅炉各受热面的传热特性。计算结果表明：采用O2/CO2的富氧燃烧技术可大大提高锅炉热效率,且锅炉的辐射吸热量增加、对流吸热量降低,在炉内的辐射受热面积变化不大的情况下,锅炉的对流受热面积降低很多,同时烟气中高浓度的CO2将会降低分离回收CO2的成本。

富氧燃烧方式下烟气对受热面传热特性影响的数值研究

富氧燃烧方式下,烟气中70%以上均为CO2,这与常规锅炉燃烧产生的以N2为主的平均烟气成分有很大差异。为了研究烟气成分变化带来的换热系数的变化规律,采用数值模拟的方法对富氧燃烧方式下烟气的传热特性进行了研究,并与空气气氛下进行对比。结果表明,富氧气氛下换热系数较空气气氛下有显著提高。

热解温度对生物质和煤成焦特性的影响

以麦秆、橡树木屑和华亭烟煤为原料,研究热解产物的理化特性并讨论燃料种类和热解温度对其的影响。采用BET、SEM-EDS、XRD和TGA对其进行分析表征。结果表明：在600-1 000℃的温度范围内,煤焦的比表面积和孔隙容积随热解温度增加而增大,而木屑焦的变化不明显,麦秆焦在800℃时比表面积和孔隙容积最大,更高温度则发生烧结;焦样中C元素含量随热解温度升高而增加,而H元素和O元素随之降低,麦秆焦的着火特性优于木屑焦和煤焦。木屑焦和煤焦的着火特性随热解温度升高而变差,而麦秆焦在800℃具有最佳的着火特性。

复杂系统的多内模控制策略

针对实际对象在不同工况下的模型参数变化或突变,提出了基于多模型切换的内模控制方法,并对系统的稳定性给出了证明。在若干不同的工况点采用不同的模型,并设计出相应的控制器,根据运行工况选择相应的控制器,从而实现全工况运行的自适应控制。仿真结果表明,该控制策略比常规的单内模控制在大范围具有更好的控制品质。

基于数值计算的煤粉锅炉NO_x释放规律研究

运用基于TASCFLOW软件平台的四角切圆燃烧煤粉锅炉专用数值模拟计算软件COALFIRE,对某电厂300MW四角切圆煤粉锅炉NOx排放特性进行数值模拟。讨论煤质、煤粉粒度、锅炉负荷、二次风配风方式的影响,指出炉膛沿程NOx的排放规律,为锅炉的安全经济运行提供参考。模拟结果表明:燃煤挥发分和含氮量高的煤,NOx析出浓度也比较高;较细的煤粉有利于降低NOx的生成;机组负荷下降20%,NOx下降6.74%。机组负荷下降40%,NOx下降到383mg/m3,下降了约28%;倒宝塔配风有利于降低NOx生成,三次风投运时NOx排放浓度比停运时低11%。

采用O_2/CO_2燃烧方式的锅炉热效率计算与分析

介绍了O2/CO2燃烧方式的技术特点,采用ASMEPTC4—1998中计算锅炉热效率的热损失法对某电站300MW机组锅炉在O2/CO2和空气气氛下的各项热损失和锅炉热效率进行了计算比较。结果表明,采用O2/CO2的富氧燃烧技术可明显提高锅炉热效率,而且烟气中高浓度的CO2降低了分离回收CO2的成本。另外,通过对比不同氧气浓度下的锅炉热效率,表明采用O2/CO2燃烧方式时,O2的容积百分数不宜大于30%。

基于矩量法的超临界锅炉水冷壁温度场数值计算

超临界、超超临界锅炉水冷壁尤其是燃烧器区水冷壁温度场计算对锅炉的安全运行具有重要意义。该文建立了燃烧器区螺旋管圈水冷壁及鳍片截面的二维稳态导热方程,推导了基于矩量法的有限元数值计算公式,采用双线性四边形单元对截面进行剖分。用分区段热力计算方法确定水冷壁各区段热负荷。依据机组实测的水冷壁入口和出口工质温度和压力,通过计算热负荷引起的焓增确定各校核截面的工质温度和压力。从而确定管内的对流换热系数。计算了不同启动方式下水冷壁管壁内侧温度及其变化率,为指导锅炉的安全稳定运行和锅炉管壁选材提供了依据。

300MW富氧燃烧电站锅炉的经济性分析

以300 MW亚临界燃煤锅炉为研究对象,对加入能量回收系统的富氧燃烧脱碳技术进行了技术经济性分析,并与空气燃烧+单乙醇胺(MEA)脱碳技术和常规富氧燃烧脱碳技术进行了对比分析.结果表明:空气燃烧+MEA技术导致电厂效率降低最多,而能量回收系统的加入可使在富氧燃烧方式下电厂的净效率提高2.59%;脱碳工艺的加入使得发电成本有不同程度的提高,发电成本增幅最大的是空气燃烧+MEA燃烧方式,其发电成本较参照电厂(0.2700元/(kW.h))增至0.3975元/(kW.h),而加入能量回收系统的富氧燃烧方式可使发电成本降为0.3464元/(kW.h);采用MEA化学吸附法的脱碳费用(154.841元/t)远高于富氧燃烧电厂(30.365元/t),而能量回收系统的加入可使富氧燃烧电厂的CO2脱除费用进一步降低至23.322元/t.

近临界压力区传热恶化对超临界锅炉水冷壁温度场的影响

采用双线性四边形法对螺旋管圈水冷壁和鳍片进行了剖分。将螺旋管圈水冷壁在平面上展开并划分为7个区段,采用分区段热力计算的方法确定各区段平均热负荷,通过对焓增值的计算确定各管工质在各个区段入口和出口的压力和温度。在螺旋管圈出口位置布置了温度测点,计算了在70%锅炉最大连续蒸发量(boiler maximum continuous rating,BMCR)、65%BMCR、60%BMCR3种工况下的各段校核水冷壁壁面温度,通过螺旋管圈出口处计算值与测量值的比较验证了计算模型的合理性。采用传热恶化试验关联式,预测了超临界锅炉运行在近临界压力区发生传热恶化后的最高管壁温度,为锅炉的安全运行提供了比较可靠的参考数据。

基于预数值计算的锅炉飞灰可燃物含量建模

运用四角切圆燃烧煤粉锅炉专用数值模拟计算软件COALFIRE,对某电厂300MW四角切圆煤粉锅炉飞灰可燃物含量排放特性进行了数值模拟。以数值计算结果为样本,建立基于支持向量机的四角切圆燃烧锅炉飞灰可燃物含量预测模型,其预测输出与数值计算结果的最小相对误差为1.01%,说明基于预数值计算和支持向量机算法的四角切圆煤粉锅炉飞灰可燃物含量模型能够较好地对锅炉飞灰可燃物含量进行预测。为将计算结果精确但计算过程耗时较长的数值模拟用于锅炉燃烧工况在线监测,提供了新的思路。

初始氧浓度对锅炉富氧燃烧和NOx排放的影响

针对某电站300MW燃煤锅炉,基于专门开发的CFX-TASCFLOW软件平台,将额定负荷下空气气氛、不同初始氧浓度φ(O2=21%、30%、35%、40%)的O2/CO2气氛,共五种工况下的炉内流动、燃烧及污染物生成进行了数值模拟。计算结果表明:O2/CO2燃烧方式下,炉膛出口烟气中CO2的浓度均可达到90%以上,便于CO2的回收;随着初始氧浓度的增大,炉内的火焰温度提高,沿炉膛高度方向温度的降低幅度增高,炉膛出口烟气温度降低,NOx的生成量小于空气气氛;飞灰可燃物在初始氧浓度为21%时最高,在初始氧浓度增至30%～40%时,飞灰可燃物大幅度下降;30%的初始氧浓度是比较合理的富氧燃烧浓度。

O_2/CO_2条件下生物质焦和煤焦燃烧动力学特性

为得到富氧条件下生物质焦和煤焦的燃烧动力学特性规律,利用热重研究了麦秆焦,木屑焦以及烟煤焦在富氧气条件下的燃烧特性。实验结果表明:无论是生物质焦还是煤焦,相同的O2浓度下,O2/CO2气氛下焦样的着火相对于O2/N2气氛均发生了延迟,燃烧特性指数也均低于O2/N2气氛下对应值;在O2/CO2气氛和O2/N2气氛下,随着O2浓度的增加,焦样的着火温度均降低,燃烧特性指数增大,且提高O2浓度对煤焦着火的改善程度显著优于木屑焦。

富氧煤粉燃烧锅炉概念设计研究

以亚临界300 MW机组锅炉为研究对象,构建了富氧燃烧锅炉原则性热力系统,并分别从炉膛辐射、对流受热面、尾部受热面、制粉系统及气体污染物的处理与回收等方面进行了富氧燃烧锅炉的概念设计。计算与分析表明,大约35%O2/65%CO2混合气氛下的富氧燃烧锅炉具有明显的优势,锅炉炉膛部分的辐射换热份额大大增加,炉膛辐射换热量较空气燃烧增加约15%;对流换热所占份额减少,相对于空气燃烧减少约19%;锅炉烟气侧的运行阻力大幅度减小;工质在炉膛内的辐射吸热将增加约42%,更多的过热受热面移入炉膛上部,锅炉总的受热面数量低于空气燃烧锅炉;制粉系统磨煤电耗显著降低,磨煤效率提高;锅炉制造成本与运行费用有望较大幅度降低,可部分地弥补由于制氧而增加的成本。

基于多模型的内模控制及其在电厂过热汽温中的应用

针对电厂过热汽温被控对象具有大惯性、大滞后特性且对象参数随负荷变化较大等因素,提出了一种基于多模型的内模控制策略。将副回路系统与惰性区等效为一个广义被控对象,通过在不同工况辨识得到其多模型,设计出相应的内模控制器,根据运行工况选择相应的控制器,从而实现全工况运行的自适应控制。仿真结果表明,该控制策略比常规的单内模控制在大范围具有更好的控制品质。

基于宽带关联k模型的气体辐射特性分析与计算

针对富氧燃烧方式下烟气中高浓度H2O和CO2混合气体的辐射换热问题,建立了一种改进的宽带关联(IWBCK)分布模型.为了验证IWBCK模型计算的有效性,首先选取不同配比的H2O/CO2混合气体进行计算分析,并与逐线计算和基于指数的宽带关联k分布模型进行对比,表明IWBCK模型对H2O/CO2混合气体的处理较合理,与逐线计算的结果更加接近;以某电站300MW燃煤锅炉为例,采用IWBCK模型计算了空气燃烧方式下三原子气体的辐射特性,并与前苏联锅炉机组热力计算标准的计算模型进行了对比分析,结果表明:两种模型的计算结果基本吻合,说明IWBCK模型对空气燃烧方式也是有效的.基于分区段热力计算的方法,采用IWBCK模型分别计算了该锅炉在空气燃烧方式和富氧燃烧方式(30%O2/70%CO2)下各区段三原子气体的吸收系数和发射率,结果表明:在不同温度下,富氧燃烧方式下三原子气体的吸收系数和发射率有不同程度的提高,辐射换热加强.

印刷线路板的气化及其液体产物分析

通过在热重分析仪和固定床试验台上进行不同温度下CO2气氛的印刷线路板的气化实验得到印刷线路板在不同温度区间的气化规律,并利用气相色谱仪/质谱仪重点分析了固定床实验中所收集到的液体油的性质,结果表明,气化过程中环氧树脂非溴化部分生成苯酚类、萘及呋喃类物质;产物中的溴苯胺则来源于环氧树脂中的溴化部分。

基于烟气测试的电站锅炉煤质软测量模型

为解决电站锅炉入炉煤煤质的实时监测问题,基于物质平衡原理和煤燃烧化学分析,从正平衡和反平衡两个方面同时建立了锅炉效率的计算模型,得到了入炉煤成分和烟气成分之间的对应关系,建立了基于烟气测试的电站锅炉煤质软测量模型。以某电厂在某一煤质数据较稳定时间段内的实际运行数据为基础,进行了入炉煤煤质参数的计算,并与试验测试结果进行了比较。结果表明,采用上述模型计算得到的煤质参数与试验结果的相对误差在±5%以内,基本满足工程需要。