燃煤与半焦混合燃烧过程中燃尽风配风位置对燃烧特性影响的模拟研究

以某2.4 MW旋流燃烧炉为研究对象,基于数值模拟研究了煤粉与半焦混合燃烧过程中燃尽风配风位置对燃烧特性的影响。结果表明:燃尽风配风位置对燃尽特性有显著的影响,燃尽风配风位置越靠近主燃区下游,燃料在主燃区的停留时间越长,在燃尽区的停留时间越短,未燃尽焦炭反应越不充分,其燃尽程度越差。因此,在实际运行或改造中,在确保氮氧化物(NO_(x) )排放满足要求的情况下,建议尽量使燃尽风配风位置靠近主燃区,该方式有利于改善半焦的燃尽特性。

印尼煤与国内煤掺烧试验研究

采用一维试验炉和着火试验炉,对2种印尼煤与大同煤、准格尔煤、神华煤、平朔煤、兖州煤进行掺烧试验研究,分析其掺烧特性。结果表明:2种印尼煤的着火温度较低,属于极易燃烧煤种,与国内煤掺烧时,可以降低国内煤活化能,从而改善国内煤着火温度;2种印尼煤燃尽率均较高,低热值印尼煤不宜与低挥发分煤种掺烧,高热值印尼煤掺烧时,燃尽率与掺烧比例存在最优值;2种印尼煤都有较强的结渣倾向,掺烧低结渣倾向煤种可以有效改善其结渣状况。

外置瑞士卷多孔介质燃烧器贫燃试验

对一种新型外置瑞士卷多孔介质燃烧器的贫燃特性进行了试验研究,对其点火预热启动过程及其不同预混气体浓度、流量等工况参数条件下的温度分布、排放特性进行了测量;分析燃烧器的启动方法以及流量、预混气体浓度等有关工况参数对其燃烧特性的影响规律。结果表明,燃烧器冷启动时甲烷氧化率较低,有大量的CO生成;由于多孔介质的存在,燃烧器整体升温较慢,无局部高温,NOx生成量较小;在相同预混气甲烷浓度条件下稳定燃烧时,此类型燃烧器相对无瑞士卷结构的多孔介质燃烧器,在同一预混气甲烷浓度条件下对流量具有较好的适应性,火焰稳定性好;预混气甲烷浓度越大、驻留时间越长、燃烧温度越高,甲烷氧化率也越大。

预热室结构对多段式自预热燃烧器内燃烧及NO_x排放特性的影响

提出了一种多段式自预热燃烧器及其4种典型的预热室结构,通过计算流体力学(CFD)方法研究了燃烧室内流场、烟气卷吸率、温度场、燃气燃尽率以及NOx体积分数,并与传统燃烧器的情况进行了对比.结果表明:与传统燃烧器相比,多段式自预热燃烧器改变了燃烧室内流场,对低热值燃料适应性强,其预热室结构同时影响烟气卷吸率和预热效果,并最终影响燃尽率与NOx体积分数;此外,燃烧器负荷对燃尽率影响甚微,但对NOx体积分数影响较大.

W型火焰锅炉炉内燃烧过程检测实验研究

设计了一套用于大型燃煤锅炉炉内测温、烟气分析及颗粒取样研究的设备,它包括水冷枪抽气热电偶、飞灰等速取样仪和烟气多功能测量分析仪。利用它对某电厂300MW的W型火焰锅炉沿炉膛高度进行了测温、烟气分析及颗粒采样综合测试试验,并测量了颗粒样品含碳量和粒径分布。结果表明:炉内温度和煤粉细度都是影响煤粉燃尽率的重要因素,当锅炉负荷大于260MW时则煤粉细度成为主导因素;该炉磨煤机出力裕度不大,煤质变差时高负荷下煤粉急剧变粗,机械不完全损失和化学不完全损失都增加,是燃尽率低的主要原因。研究结果为掌握该炉燃烧特性和进行相关技术调整提供了有意义的参考信息。

含硼燃料在细管内点火燃烧特性的实验研究

为了获得适用于微推进器的含硼燃料的改进配方,利用热重分析实验台、激光点火实验台和电感耦合等离子体发射光谱仪,进行了氧/燃比和草酸对含硼燃料在微小圆管中火焰形貌、点火延迟时间、燃烧时间、燃烧剧烈程度、燃速和燃烧效率等点火燃烧性能的影响研究。实验结果显示:无草酸的样品,氧/燃比越大,硼的点火延迟时间越小,燃尽率越高;但燃速和燃烧剧烈程度越小。添加草酸后,硼的点火性能和燃尽率明显提高,比添加草酸前的点火延迟时间减小了545~595ms,燃尽率增大了31.41%~32.67%。

神木烟煤燃烧时NO_x生成特性的试验研究

在一维热态试验炉上,采用双调风旋流燃烧器对神木烟煤进行了燃烧试验,研究了不同因素对NOx生成规律的影响.结果表明:随着一次风率f1的提高,NOx排放浓度先降低后上升,而煤粉燃尽率提高;当外二次当量风旋流强度Ωdl=0.87时,煤粉的燃尽率最高,而当Ωdl=1.08时,NOx排放浓度最低;降低外、内二次风风量比ε有利于煤粉的燃尽,当ε=3时,NOx排放浓度最低;当过量空气系数α=1.3时,煤粉的燃烧状况最好;抑制NOx排放的最佳煤粉粒径为20.77μm,煤粉的燃尽率随粒径的减小而提高.

不同干燥程度胜利褐煤燃烧与自燃特性

为了探究高水分褐煤干燥后的燃烧与自燃特性变化,采用一维火焰炉、煤粉着火炉以及自燃试验台对不同干燥程度的胜利褐煤进行了试验研究。试验结果表明,试验样品的着火温度随着干燥程度的增加而降低,随着风煤比的增加而增加,煤粉细度同样会对着火温度产生影响。在燃用干燥褐煤过程中宜采用较高一次风率以提高制粉系统的安全性。胜利褐煤及其干燥褐煤均属于极易燃尽煤种,燃尽率均在99.4%以上,水分的变化对燃尽率影响不大。建议胜利褐煤与20%水分干燥褐煤的运行氧含量控制在3.5%左右。随着干燥程度的加深和粒径的减小,褐煤越容易自燃。胜利褐煤干燥到20%以下可能有自燃的风险。

水对氧煤燃烧方式下煤粉热解及燃烧过程的影响

为了探究湿式氧煤燃烧过程产生的高体积分数水对煤粉脱挥发分、煤焦气化、颗粒燃尽及CO生成特性的影响,利用自行搭建的沉降炉系统,在0.2s,0.3s和0.5s停留时间条件下分别进行了模拟烟气气氛下的煤粉热解和燃烧实验。其中,热解实验采用纯N2气氛、纯CO2气氛和CO2+水(不同体积分数比)气氛,燃烧实验则在此基础上分别加入了体积分数为5%,10%,21%和30%的O2来替换气氛中的N2或CO2。结果表明:相较于空气燃烧,氧煤燃烧中的高体积分数CO2会抑制煤粉挥发分的析出,而高体积分数水的加入则会提高氧煤燃烧初期煤粉脱挥发分的速率,且在煤粉热解阶段,水和CO2不会与煤焦发生气化反应;水在高氧体积分数、足够的停留时间条件下对煤粉燃尽率基本无影响,但会降低低氧体积分数条件下的煤粉燃尽率;水能够促进CO的氧化,从而降低炉内的CO体积分数。

兰炭燃烧特性及其在660 MW机组上的大比例掺烧试验研究

利用一维火焰炉和煤粉气流着火炉对兰炭及其混煤开展试验研究,检测结果表明:兰炭具有干燥无灰基挥发分较低、收到基低位发热量高、灰熔点低、冲刷磨损指数高等特点;兰炭的着火温度为710℃、燃尽率为97.41%、结渣指数为0.84,属于难着火、易燃尽、严重结渣燃料,着火和燃尽性能介于烟煤和贫煤之间,结渣性能则明显强于典型贫煤和无烟煤。掺混兰炭会对不同煤种的着火、燃尽、结渣性能产生影响,现场掺烧试验表明,660 MW烟煤机组安全稳定掺烧兰炭的比例上限为50%左右,锅炉效率略有增加,飞灰中碳的质量分数增加0.3百分点,SO2质量浓度降幅达56%,NOx质量浓度小幅升高15%,而磨煤机出力降低15%~20%。

微油点火启炉过程中的问题探讨

分析了微油点火技术的原理和煤粉引燃燃烧的特点。针对微油点火应用中存在的问题,从启炉过程的煤粉燃烬率、炉膛传热、煤油混烧等方面进行研究分析,阐述其与传统大油枪点火启炉方式的区别,并给出了相应的运行建议。

应用局部投影网络预测燃料分级燃烧锅炉的飞灰含碳量

火电厂煤粉燃烧效率体现在燃尽程度上,一般用锅炉的飞灰含碳量来进行评价。这个参数的预知对燃料分级燃烧优化,即在能够降低NOx的排放的同时保证煤粉的燃烧效率,进而提高锅炉运行效率极为重要。分析了锅炉飞灰含碳量的影响因素,利用局部投影神经网络LPN结构简单、收敛速度快、泛化能力强和适用于非线性时变过程的特点,建立锅炉的飞灰含碳量动态预测模型。利用锅炉热态试验所得数据训练和测试该模型,结果表明,预测模型较精确地预测了飞灰含碳量,从而为燃料分级燃烧优化的进行提供了模型基础。

新型液排渣燃烧器内燃烧特性的数值模拟

通过数值模拟的方式,研究了新型液排渣燃烧器在不同过量空气系数下的速度、温度以及组分浓度的分布情况.结果表明,在较小的过量空气系数(α=0.7,0.8)时,煤的燃尽情况较差;α≥1.0时,煤粉燃烧更完全,但却不利于氮氧化物的控制.采用分级燃烧的方式,控制燃烧器内为欠氧燃烧(取α=0.9)以降低局部氧浓度,既能达到液态排渣要求,又可抑制NOx的生成,并在高温烟气进入炉膛降温之后再补充燃尽风,使得可燃成分在炉膛内再次燃烧,提高燃尽率.通过模拟与实验相结合的方式,对燃烧器进行三种不同负荷下的热态实验研究,该燃烧器负荷适应性好,模拟结果与实验结果相吻合.

煤粉掺烧气化细渣的燃烧特性研究

为有效地对气流床煤气化细渣进行资源化利用,研究了高活性神华煤和低活性宁夏煤掺混气化细渣的燃烧特性,探究了煤粉掺烧气化细渣燃烧反应的协同机理。结果表明:煤粉中气化细渣添加量的增加会导致燃烧过程灰渣出现不同程度的熔融现象,表明气化细渣内Ca和Mg等碱金属降低混合样品的灰熔融温度。在非等温及空气气氛的燃烧条件下,宁夏煤粉/气化细渣质量比在85/15以下时,燃尽率随细渣添加量的增加而增大,燃烧反应活性指数可增至15.01%。灰渣中的CaO与MgO含量分别低于5.35%和2.43%时,在燃烧中会提升低活性宁夏煤粉和气化细渣的燃烧性能。当气化细渣添加量增至20%时,燃烧反应活性指数降低约13.03%。神华煤添加气化细渣则导致燃烧效率较原煤燃烧效率降低。当细渣添加量增大(大于20%)时,CaO与MgO含量进一步增加导致灰熔融温度降低,对低活性宁夏煤和高活性神华煤的燃烧反应有抑制作用。

燃烧数值计算中煤粉当量直径研究

提出了煤粉燃烧数值计算中煤粉的等燃尽率与等燃烧速度当量直径及其计算方法。运用燃煤锅炉煤粉射流的一维燃烧模型,将符合Rosin-Rammler分布的煤粉颗粒群的燃尽过程作为比较基准,对直径分别为等燃尽率当量直径、等燃烧速度当量直径以及"几何"平均直径的几种单一粒径的煤粉颗粒群在多种燃烧条件下进行了燃烧计算。通过对相同燃烧条件下燃尽率曲线的比较,得出了煤粉燃烧数值计算中煤粉当量直径的最佳计算方法,即采用直径为等燃尽率当量直径的单一粒径颗粒群时,在整个燃烧过程中,燃尽率与分布式粒径的煤粉颗粒群的计算结果十分接近。将等燃尽率当量直径运用在研究或实际运行工作中,有利于减轻煤粉燃烧计算工作量及及时分析煤粉的燃烧情况。

国内典型煤种在富氧条件下的燃烧性能

为掌握富氧燃烧对不同煤种燃烧性能的影响,在煤粉气流着火温度试验炉和改造后的一维火焰燃烧试验台架上进行国内典型烟煤和贫煤在不同O_2体积分数下的煤粉气流着火温度、一维火焰炉燃尽率、结渣性能测试。研究结果表明,随着O_2体积分数的增加,不同煤种均呈现煤粉气流着火温度下降、燃尽率上升的规律,表明O_2体积分数的增加可以提高燃煤的燃烧稳定性和经济性,同时随着O_2体积分数的增加,炉膛燃烧尖峰温度提前并升高,燃煤的结渣性能加重。需要注意的是不同煤种的燃烧性能受O_2体积分数的影响程度不同,具体煤种需进行相应的富氧燃烧试验确定。

兰炭与典型煤种掺烧特性试验研究

采用一维火焰炉和煤粉着火炉对兰炭与阴塔石炭煤、宁武西石炭煤、准格尔混煤5、阳泉无烟煤等进行掺烧试验研究。试验结果表明:兰炭具有低挥发分、中高热值、低灰熔融性温度等特点,属于难着火和严重结渣煤种;综合考虑混煤的着火温度、燃尽率及结渣特性,与阳泉无烟煤掺混时,兰炭比例控制在33%左右为宜;与2种石炭煤掺混时,兰炭比例控制在小于67%较佳;与准格尔混煤5掺混时,兰炭比例控制在小于70%为宜。

双锥燃烧室燃用半焦的试验研究

为实现半焦在煤粉工业锅炉中的高效燃烧利用,根据半焦燃烧特性分析和CFD(计算流体动力学)数值模拟结果,提出针对高效煤粉工业锅炉常规双锥燃烧室的燃用半焦技术改造措施,分别采用常规和半焦燃烧室进行半焦粉燃烧试验。结果表明:半焦相比神府煤着火温度高、燃烬温度高,燃烧特性指数值均偏低;与常规燃烧室相比,半焦在半焦燃烧室燃烧时,着火更迅速,预热时间和伴燃时间均缩短1 min。起始着火位置前移,空气过量系数范围拓宽,炉膛轴向最高温度下降、温度分布更均匀,残炭率由57.54%降低为6.89%,实现了半焦在高效煤粉工业锅炉中的高效稳定燃烧。

炉底漏风对某600MW机组锅炉性能的影响

针对风冷式干排渣系统,采用数值模拟方法研究了各典型负荷下该系统炉底漏风对锅炉温度场、燃尽率、NO_(x)生成量等的影响。结果表明:干渣机冷空气漏入后,炉内整体温度水平降低,对中下层燃烧器层的稳燃能力影响较大,低负荷下底层燃烧器中心截面烟气温度可下降100 K;煤粉不完全燃烧损失增大,NO_(x)生成量亦有所增加,特别是当系统密封不严时,其影响不容忽视;炉底漏风产生后,空气预热器X比减小,可使锅炉排烟温度大幅提高。

布尔台煤燃烧特性试验研究

采用西安热工研究院的1 MW半工业性试验炉,对布尔台煤进行燃烧试验研究,分析其燃烧特性。试验结果表明:由于布尔台煤的挥发份较高,着火稳定性较好。运行氧量在2.5%时,布尔台煤燃尽率相对较低;随着氧量的增加,炉膛出口温度增加,对屏区结渣不利,运行氧量控制在3.5%左右合适。煤粉细度R90在9-36%范围内对布尔台煤燃尽率影响较小,煤粉细度R90增加时,NO_x排放增大,炉膛出口温度较高,对机组燃烧不利,建议煤粉细度R_(90)控制在18%。