超超临界双切圆燃烧锅炉多煤种掺烧下水冷壁结渣特性的数值模拟

对某1000 MW超超临界双切圆燃烧锅炉水冷壁结渣特性进行数值模拟,探究多煤种掺烧对水冷壁结渣特性的影响规律并提出减少结渣的配煤原则。数值模拟结果表明:双切圆燃烧锅炉在燃烧时形成反向相切的双椭圆,长轴所对燃烧器近壁面温度水平较高,结渣倾向较高;当与煤种Ⅲ(高热值低灰分)、煤种Ⅱ(中等热值中等灰分)掺烧时,煤种Ⅰ(低热值高灰分)的入炉比例大于40%,炉膛各部位结渣倾向显著提高;煤种Ⅰ入炉比例为20%的工况能满足安全运行需要;配煤位置显著影响颗粒沉积的部位及沉积速率:当多煤种掺烧时,将煤质特性较差的煤种置于较低层燃烧器更为合理,煤种入炉比例相同时,调整入炉位置可以降低10.17%的颗粒沉积量,从而降低水冷壁结渣倾向。

1000 MW双切圆锅炉高温腐蚀原因分析

针对某1000 MW双切圆锅炉局部水冷壁发生严重高温腐蚀问题,通过冷态空气动力场试验进行风量测量及风门挡板特性测试,并结合水冷壁近壁区还原性气体浓度测试验证,确定原因为:在较大的DCS数据偏差误导下,使得运行时挡板开度不合理,导致局部区域缺氧燃烧严重,造成该区域发生严重的高温腐蚀。调整运行方式后,较大程度上缓解了该区域缺氧燃烧的情况,发生水冷壁高温腐蚀的可能性大幅降低。

1000 MW超超临界双切圆燃烧锅炉结焦与高温腐蚀防控研究

针对一台1000 MW超超临界双切圆锅炉结焦及水冷壁高温腐蚀问题,采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和X射线荧光光谱(X-ray fluorescence,XRF)表征分析了锅炉结焦及高温腐蚀机理,结果表明:煤中钠、钙的赋存降低了煤的灰熔点,造成锅炉结焦;硫化物型高温腐蚀是该锅炉高温腐蚀的主要类型。通过配煤掺烧及配风调整对入炉煤质、燃烧器配风方式的优化发现,选用低硫低结焦性煤进行混配,能够有效缓解炉内结焦问题。同时,锅炉总风量的提高与燃烧器二次配风的合理调整能有效降低炉内还原性气氛浓度,缓解炉内高温腐蚀问题。通过数值模拟方法对锅炉腐蚀倾向的预测结果表明,炉内热角区域需要通过加设贴壁风或水冷壁喷涂等方式进一步预防高温腐蚀。

1000MW超超临界双切圆混煤燃烧锅炉还原性气氛数值模拟

对某台1000 MW超超临界双切圆混煤燃烧锅炉的炉膛燃烧过程进行模拟,通过对比计算结果与现场试验结果,综合分析炉膛出口氧体积分数对炉内速度场、温度场、CO和H_(2)S体积分数场的影响。结果表明:随着出口氧体积分数的增加,气流偏转程度减弱,高温气体冲刷水冷壁的可能性减小,煤粉在主燃区内燃烧更充分,温度水平更高,较高的氧量会抑制炉内还原性气氛。还原性气体CO与H_(2)S存在强相关性,CO与H_(2)S的体积分数均随氧体积分数的增加而降低,这与氧化性气氛增强、CO对SO2的还原作用减弱有关。在满负荷条件下,炉膛出口氧体积分数从2.2%增至2.7%,在一定程度上能抑制CO和H_(2)S的生成,当出口氧体积分数增至3.0%以上时,这种抑制作用更明显。为降低锅炉高温腐蚀风险且兼顾NOx排放,在实际运行时应保证炉膛出口氧体积分数不低于3.0%。

基于燃烧和汽水侧耦合数值模拟的双切圆锅炉热偏差研究

电站燃煤锅炉烟温与过热汽温偏差严重影响机组的运行安全与效率,降低上述偏差是锅炉燃烧优化的关键问题。该文首先构建一种锅炉燃烧和汽水侧耦合数值模拟方法,通过壁温迭代对燃烧侧的炉膛传热和汽水侧的工质传热进行关联,实现对于烟温和过热汽温分布的准确预测。在此基础上,以一台在役1000MW双切圆锅炉为对象,系统研究分离燃尽风上下摆角和反切角度对烟温和过热汽温分布的影响规律,并以屏式过热器区域截面温度不均匀系数为优化指标,采用极差分析确定最佳的燃尽风上下摆角和反切角度。结果表明,合理的分离燃尽风上下摆角和反切角度可降低烟温沿炉宽方向的分布偏差和过热器各管屏出口汽温的偏差。最佳工况为分离燃尽风上下摆角为-10°,反切角度为5°,截面的温度不均匀系数为1.27,与最高值相比降低4.7%。因此,分离燃尽风的反切和向下摆动可减小锅炉运行中热偏差。

双炉膛双切圆电站锅炉水冷壁防高温腐蚀数值模拟研究

锅炉水冷壁高温腐蚀是影响大型火力发电机组安全、经济运行的主要因素之一。文中针对某国内1000 MW双切圆锅炉试运行期间左右墙水冷壁发生高温腐蚀的现象,通过Fluent数值模拟,分别研究了燃烧器高宽比和二次喷口摆动角度对水冷壁高温腐蚀的影响。模拟结果表明:锅炉在实际运行时应使用高宽比较小的燃烧器组合方式;二次风喷口在向上摆动15°时燃烧区域贴壁面处CO浓度均小于3%,氧气含量充足,可以有效降低水冷壁高温腐蚀的风险。

1000MW超超临界八角双切圆锅炉降低水冷壁高温腐蚀试验研究

以某电厂八角双切圆燃烧方式锅炉为研究对象,开展优化调整试验降低水冷壁高温腐蚀影响。通过试验研究表明,燃烧器周界风开度、二次辅助风开度、OFA风开度、运行氧量、SOFA风开度对热角区域水冷壁壁面氛围中CO浓度和H2S浓度有影响,通过调整该些参数可以较好的降低CO和H2S浓度。机组满负荷运行时,将周界风开度和二次辅助风开度设偏置、适当增加1#、4#角周界风开度和二次辅助风开度、适当关小OFA风开度、适当提高运行氧量、适当关小SOFA风开度等方式运行,热角区域水冷壁CO浓度降低值在15000~45000 mg/m^(3),H2S浓度降低值在70~80 mg/m^(3)。优化调整试验能在一定程度上缓解八角双切圆燃烧方式锅炉热角区域高温腐蚀问题。

低负荷下运行氧量对双切圆锅炉燃烧及NO_(x)生成特性影响的模拟与试验研究

对某1000 MW双切圆锅炉开展了低负荷下运行氧量(5.6%、6.0%、6.4%)对燃烧及NO_(x)生成特性影响的模拟与试验研究。模拟与现场试验结果一致性较好。模拟结果表明:在低负荷下,运行氧量从5.6%增加到6.0%时,飞灰含碳量显著降低,NO_(x)浓度有所增加;进一步增加运行氧量到6.4%,飞灰含碳量降低幅度相对较小,NO_(x)有所轻微增加。现场试验结果表明:运行氧量控制在6.0%左右,飞灰含碳量较低且锅炉效率较高,汽温可维持在相对较好水平。综合考虑,实际低负荷运行时,建议将运行氧量控制在6.0%左右,可达到高效低NO_(x)燃烧目的。

1000MW双切圆燃煤机组前后墙二次风量均流技术研究

以某电厂双切圆燃煤锅炉为例,按照1∶1的比例针对现有二次风道结构开展流场数值模拟,在此基础上提出合理的流场改造措施,进而消除了各燃烧器之间的二次风压偏差。结果表明,现有二次风道结构形式存在缺陷导致各燃烧器气流分配存在明显偏差,且前后墙风箱入口二次风压偏差无法通过入口风箱挡板调节门来消除。其中,炉膛前墙二次风流量为84.1 kg/s,炉后二次风量是炉前的2.67倍;炉膛前墙1、4号角燃尽风量为4.3 kg/s,2、3号角燃尽风量约1、4号角风量的8倍。通过“导流板+气流分配器+节流组件”的改造方式,在保证整个二次风系统阻力不增加的前提下,实现了锅炉前后墙二次风流量均匀分配,平衡了炉膛前后墙风箱差压,提升了低负荷下炉内燃烧的稳定性。

降低反向双切圆燃烧器切线角度偏差的研究与应用

近年来,投产的比较有特点的国内组装出厂或具有自主知识产权的百万超超临界锅炉机组中,哈尔滨锅炉厂的π型1000MW机组主要采用单炉膛八角反向双切圆燃烧器结构,反向双切圆燃烧方式,保证了燃烧室良好的空气动力场,并使出口温度场比较均匀,炉膛出口转向室两侧对称点间的烟温偏差小于50℃。同时,由于反向双切圆的燃烧,使煤粉燃烧器数量增加,降低了单支喷嘴热功率,有效地防止了炉膛结焦。而燃烧器切圆的切线偏差,直接影响锅炉燃烧性能,进而影响锅炉其它各项运行指标。本文主要阐述八角反向双切圆燃烧器安装找正质量控制,降低反向双切圆燃烧器切线角度的偏差,为以后同类型锅炉“燃烧器安装”提供一些借鉴。

1000MW超超临界机组双切圆锅炉NO排放特性的数值模拟

对一台1000MW超超临界机组双切圆锅炉的燃烧过程进行数值模拟,分析过量空气系数、AA风率、燃烧器投运方式及锅炉负荷等因素对NO排放的影响特性。计算与分析结果表明:燃烧过程中,炉膛内形成2个旋向相反的椭圆形流场。在炉膛下部,温度场与流场表现出很好的协同性。随着高度的增加,温度场与流场的协同性不断减弱;根据NO浓度沿炉高方向的变化规律,可以将炉膛沿炉高分为浓度迅速升高、浓度迅速下降和浓度缓慢上升3个区段;过量空气系数越小,NO排放越少;AA风率越高,炉膛出口NO排放越少;燃烧器的投运方式是影响NO生成的一个关键因素,在各负荷下,与投入上部燃烧器相比,投入下部燃烧器时NO排放量少。

某1000MW超超临界双切圆锅炉燃烧特性的数值模拟与优化

使用realizable k-ε双方程模型,对一台1000MW超超临界机组双切圆锅炉的燃烧特性进行了数值模拟,研究了一、二次风速及喷口结构对锅炉热态流场、温度场分布的影响,对燃烧器原始结构及拟改进结构流场及温度场进行了比较。数值模拟结果表明:燃烧器拟改进结构情况燃烧过程中,炉膛内形成2个旋向相反的椭圆形温度场与流场。一、二次风速对炉内燃烧器区域热态流场影响较大,一次风速增大,切圆直径变小;二次风速增大,切圆直径变大。燃烧器喷口形状与布置方式不同时,炉内温度场变化较大。增大一次风喷口尺寸能够增加火焰刚性,可避免一次风速较低时火焰偏斜贴壁,为最佳改进方案。并与改进后试验结果进行了对比,获得了比较一致的结果。为PM型燃烧器设计和运行提供了一定的理论基础。

基于双切圆寻线模型的农机导航控制方法

针对油菜直播机组导航作业中田头换行、转弯等直线跟踪之间的衔接控制问题,设计了一种适用于2BFQ-6型油菜精量联合直播机导航的双切圆寻线模型控制方法。对初始偏差较大时拖拉机的寻线路径进行了定量分析,获得最优寻线路径的几何关系,依据该关系构建控制决策方法。所建决策方法根据拖拉机位姿状态选择相匹配的控制方程组,计算获得前轮转角以实现导航控制。进行了双切圆寻线模型参数仿真优化和性能与适应性仿真试验。使用该模型控制器进行拖拉机路面导航试验,结果表明:当行驶速度为0.7 m/s,拖拉机与目标直线初始横向偏差为7 m,初始航向偏角为90°时,控制器横向偏差响应的超调量不超过3%,上升时间小于14 s,调节时间不大于19 s,较纯追踪模型方法的超调量和调节时间更小;田间和路面试验结果表明:该模型控制方法对2BFQ-6型油菜精量联合直播机导航作业过程中的对行播种起始位姿调整和套行作业自动转弯操作具有指导价值。

1GW单炉膛双切圆炉内煤粉燃烧过程的数值模拟

采用计算流体力学软件PHOENICS,选择合理的数学模型,对1台1GW超超临界单炉膛双切圆炉内的煤粉燃烧过程进行数值模拟,得出了炉内主燃区各截面上的速度场以及温度分布规律。结果表明,燃烧器布置在前后墙导致主燃区下﹑中层区域炉内气流为斜椭圆形,上部区域为长轴基本平行于两侧墙的椭圆形;温度在斜椭圆长轴所指的水冷壁附近局部区域较高,形成“热角”区域,在其它主燃区的水冷壁附近温度较低,且在温度较高的水冷壁附近均存在气流刷壁现象,热态运行时易形成高温腐蚀和结渣条件;针对这一问题,改变主燃区配风方式,因此,综合考虑结渣、焦炭燃尽效果以及NO排放量这几个因素,正宝塔配风方式下的工况较优。

1000MW双切圆燃烧锅炉干湿态转换过程中水冷壁温度控制

针对超超临界双切圆锅炉干湿态转换过程中的水冷壁温度偏差大、超温的问题,采取了三个阶段的控制措施:干湿态转换前,优先投入上层磨煤机运行,提高锅炉压力和给水温度;转态过程中,维持合适的水煤比以及较低的中间点过热度;锅炉正常运行时,尽量提高炉膛火焰中心高度,使炉膛热负荷分布更加均匀,调整一、二次风配风方式,降低"热角"区温度。此外,取消了超温管的节流孔圈,增大质量流速。通过以上调整方法,有效缓解了干湿态转换过程中水冷壁超温问题,改善了水冷壁的运行工况。

∏型布置切圆燃烧锅炉超大型化发展的一些动向及分析展望——介绍一种新的单炉膛双切圆燃烧方式

通过对国外切圆燃烧锅炉超大型化后炉型发展的分析，指出燃烧器布置由简单的四角切圆变化到无双面水冷壁型的单炉膛双切圆布置是一明显的发展趋势。阐述单炉膛双切圆燃烧锅炉解决烟温偏差的理论构想，分析其对大型化锅炉燃烧贫煤的适应性，并对单炉膛双切圆燃烧系统若干问题进行了讨论，认为600MW燃贫煤锅炉应优先考虑采用单炉膛双切圆燃烧这一方式。

调节同层二次风以缓解双切圆锅炉高温腐蚀的数值模拟

针对某双切圆锅炉热角区域高温腐蚀问题,本文提出调节同层二次风流量的方法来改善热角上游的还原性氛围。基于Fluent软件模拟了不同冷角二次风流量工况下的炉内燃烧情况,结果表明:增加冷角二次风量可以基本消除双切圆锅炉水冷壁附近CO体积分数过高(>8%)的区域,大大缓解水冷壁高温腐蚀的问题。5%工况和10%工况下,炉膛近壁面安全区域面积占比分别上升了1.20%和1.35%,出口NO_(x)平均质量浓度分别升高2.99%和8.89%;而15%工况的炉膛防腐效果最佳,近壁面安全区域面积占比上升了3.60%,同时腐蚀严重区域占比下降了4.99%,出口NO_(x)平均质量浓度升高较明显,上升18.91%。在一般电厂实际调整过程中,冷角二次风增量应设置在5%~10%,对于燃用高硫煤且NO_(x)排放较低的电厂,建议将冷角二次风增量设置为15%左右,以最大限度缓解高温腐蚀。

八角双切圆燃烧系统冷态空气动力场试验研究

八角双切圆燃烧系统是哈锅1000 MW超超临界机组锅炉的重要技术特征,也是影响该型机组安全稳定经济运行的重要环节。通过冷态空气动力场试验研究,得出了八角双切圆燃烧系统不同工况条件下燃烧器区域水平截面速度分布规律。

1000MW单炉膛双切圆锅炉烟温偏差调整

锅炉炉膛出口烟温偏差会引起受热面壁温偏差,主、再热汽温不平衡等一系列的锅炉运行问题,尤其是采用单炉膛双切圆的燃烧方式,左右两个切圆的相互扰动会比单切圆的燃烧方式更容易产生烟温偏差,本文针对在锅炉实际运行过程中出现的该类问题进行分析,并提出解决方案,为以后的锅炉燃烧调整时出现烟温偏差的处理提供参考。

1000MW超超临界双切圆锅炉燃烧器风箱烧损原因分析

通过对某电厂2台1 000 MW超超临界双切圆燃烧煤粉锅炉燃烧器风箱烧损情况进行就地检查,并结合事故发生前锅炉运行数据分析,对燃烧器风箱烧损的原因进行了详细诊断,并给出了预防类似事故发生的措施。