600 MW超临界四角切圆燃煤锅炉燃烧过程数值模拟

燃煤发电仍将长期作为我国的主要发电方式之一,因此有必要针对国内最大的神府东胜煤田所产动力煤的燃烧过程开展全面且深入的研究。选取某电厂中燃烧神府东胜煤的超临界四角切圆燃煤锅炉为研究对象,采用Fluent软件开展数值模拟研究。研究结果表明:气流在炉内做顺时针螺旋上升运动,炉膛内气流充满度较好,流线分布情况较合理;气相温度场分布整体较稳定,燃烧温度水平合理,但在燃烧器区域存在火焰贴壁现象,导致该区域炉壁温度较高;气相速度场分布整体较稳定,竖直横截面左右分布较对称,但需注意控制气流切圆半径和增强燃尽风的扰动作用;CO与O_(2)的浓度分布存在一致性,表现为CO浓度高的区域O_(2)浓度较低,另外随着燃烧进行,CO浓度沿炉高方向逐渐减小;壁面热负荷分布不均匀,部分位置温度过高,有结渣的风险;炉内传热的主要方式为辐射换热。

低负荷下四角切圆锅炉NO_(x)优化控制

为解决燃煤机组在深度调峰下NO_(x)排放过高的问题,针对某600 MW四角切圆燃煤锅炉的燃烧特性开展数值模拟,分析在30%额定负荷下,燃尽风量、配煤配风方式和燃尽风来源对炉内温度场、组分场和燃尽率的影响。结果表明:30%额定负荷下,增加燃尽风量可有效减少NO_(x)的生成,与原工况相比,工况3的NO_(x)减排率达到11.9%;主燃区采用正塔配煤、倒塔配风方式时,虽然炉膛出口温度稍有下降,但工况9的NO_(x)减排率可达14.2%;高速射流燃尽风能够穿透主烟气气流参与燃烧,可使工况16的NO_(x)减排率高达17.8%。低负荷下,采用热一次风代替燃尽风并优化燃烧的方式可有效控制NO_(x)排放。

四角切圆锅炉缓解高温腐蚀的燃烧优化试验

为了降低四角切圆锅炉水冷壁区域H_(2)S体积分数,达到缓解水冷壁高温腐蚀的目的,对600 MW锅炉进行了摸底测试。结果表明:高负荷下的水冷壁高温腐蚀明显比低负荷下的严重,前墙水冷壁的高温腐蚀比其他墙水冷壁的严重,燃烧器下游邻角炉墙区域的高温腐蚀情况普遍高于其他区域的。造成这种现象的原因是:各粉管煤粉粉量均匀性偏差较大,配风不合理,一、二次风分离,二次风无法完全包裹一次风。采取调整一次风粉管的煤粉粉量均匀性、适当提高含氧量、适当提高周界风风量,能够显著降低水冷壁区域的H_(2)S体积分数,缓解高温腐蚀。

四角切圆直流锅炉水冷壁壁温特性调整研究

直流锅炉水冷壁是锅炉受热面中工质传热工况相对复杂的区域。由于不同负荷下,锅炉水冷壁过热度的不同,水冷壁内工质汽水相变点的位置会发生变化,尤其是中低负荷下,水冷壁壁温往往呈现壁温偏差大,壁温波动速率快等特点。四角切圆燃烧方式具有煤粉空气混合程度高、燃尽率高、低负荷稳燃能力强等特点,但由于燃烧器布置在炉膛四个角部,火焰射流距离壁面很近,如果同一层四支燃烧器中的某个或某几个的火焰射流方向出现偏差,极易造成火焰刷墙。在中低负荷下,这将导致刷墙一侧的水冷壁超温。本文以某电厂660MW超超临界四角切圆燃烧锅炉为研究对象,调整研究其在各负荷下的水冷壁壁温分布规律及调整策略。

300MW四角切圆燃烧锅炉结焦分析及改造

为解决某300 MW火力发电机组四角切圆燃烧锅炉自配煤掺烧后频繁出现结焦的问题,进行试验并开展燃烧系统的优化改造。试验结果表明:一次风喷口面积偏小导致磨煤机出力下降,进而造成水冷壁结焦等;通过减小一次风速度,可以使磨煤机出力升高,提高锅炉带负荷的能力,并且使炉膛壁面的还原性气氛浓度下降。改造取得了良好的效果,可以为解决同类型机组的问题提供参考。

一种非标参数的四角切圆超临界燃煤锅炉开发

本文介绍了一种新型的中小容量超临界燃煤锅炉布置型式,锅炉采用非标超临界参数,压力温度参数为25.4MPa.g/605℃/403℃,燃料为神木烟煤,采用四角切圆燃烧方式。

大型四角切圆燃烧锅炉NO_x排放特性的神经网络模型

随着环保要求的不断提高 ,大型燃煤电厂锅炉的NOx排放特性日益受到关注 ,但其排放特性复杂 ,受煤种、锅炉基金项目 :国家重点基础研究发展规划基金资助项目 ( 973)(G19990 2 2 2 0 4)。SubsidizedbytheSpecialFundsformajorStateBasicResearchPro jectsofChina( 973) (G19990 2 2 2 0 4) .设计结构、操作参数等多种因素影响。在对某台 6 0 0MW四角切圆燃煤电厂锅炉的NOx 排放特性进行多工况热态测试的基础上 ,应用人工神经网络的非线性动力学特性及自学习特性 ,建立了大型四角切圆燃烧锅炉NOx 排放特性的神经网络模型 ,并对此模型进行了校验。结果表明 ,该模型能根据燃煤特性及各种操作参数准确预报锅炉在不同工况下的NOx 排放特性 ,如结合全局寻优技术 ,可为大型电厂锅炉通过燃烧调整降低NOx 排放提供有效手段。

600MW机组四角切圆锅炉低氮燃烧改造及运行调整

利用空气分级燃烧技术对某电厂600 MW机组四角切圆燃烧锅炉进行了低NOx燃烧改造,对改造前后的NOx排放浓度进行了对比分析。试验结果表明,通过低NOx燃烧改造,锅炉NOx排放浓度明显下降,在机组负荷大于350 MW时,锅炉NOx排放浓度降低接近50%。调整试验结果表明,SOFA风量、辅助风风门开度、二次风箱与炉膛差压等对NOx排放影响较大。

变风速下四角切圆锅炉燃烧特性的数值模拟

采用大涡数值模拟(LES)方法对某电厂一台220t/h四角切圆锅炉在3组不同风速条件下的炉内流场、温度场、CO2、CO、O2和NO的排放特性进行了研究,并将数值模拟结果与现场的试验数据进行了对比.结果表明:在第一组模拟条件下,炉内出现不完全燃烧现象,炉膛出口处CO质量分数最大而O2质量分数最小,其他2组模拟结果表现出较好的一致性,说明在空气充足的情况下,风速不会对CO2、CO和O2的质量分数产生太大影响;当过量空气系数较小或较大时,炉膛出口处NO的质量浓度减小;模拟结果中炉膛内最高温度超过1 550℃,炉膛出口平均温度约为959℃,与试验数据较吻合,验证了模拟结果的准确性;随着风速和过量空气系数的增大,炉膛内和炉膛出口处平均温度均下降;随着风速的增大,炉内切圆半径和切圆中心位置均未发生改变,但切圆最大风速增大.

四角切圆燃煤锅炉变SOFA风量下燃烧特性数值模拟

对某电厂660MW四角切圆燃煤锅炉增加了分离燃尽风(SOFA)的低氮改造,利用Ansys Fluent14.0软件进行了改造后燃烧特性的数值模拟,并将数值模拟结果与实际测量数据进行对比,研究了炉膛速度场、温度场、组分场和NOx质量浓度的分布规律,分析了不同SOFA风门开度下燃烧器区域以及沿炉膛高度方向NOx质量浓度的变化.结果表明:低氮改造中增加SOFA后的温度分布较均匀,切圆形成较好,没有出现火焰贴墙现象;当SOFA风门开度由30%增大到100%时,燃烧器区域最高温度由1 803K降低到1 684K,最高温度降低119K;燃烧器区域NOx最高质量浓度由388 mg/m3降低到259 mg/m3,降低了129 mg/m3;炉膛出口NOx质量浓度由487.9mg/m3降低到307.4mg/m3,降低了180.5mg/m3;通过调节SOFA风门开度可有效降低炉膛出口NOx质量浓度.

200MW四角切圆燃烧锅炉改造工况数值模拟

煤粉再燃是降低NOx排放的一项新技术。利用CFD软件平台,采用数值模拟方法对某电厂200MW 四角切圆燃烧锅炉改造前后炉内燃烧状况进行研究。改造方案1 采用空气分级,方案2 在1 基础上,增加细粉再燃。计算结果表明:改造后在最上面一层一次风喷口的高度区域,温度骤然下降,而CO 浓度很高,形成一个相对低氧,低温的还原性气氛区域。再燃降低NOx 48.9%左右。改造后煤粉燃尽率下降且燃尽所需时间也增加,降低了电厂的经济性。煤粉颗粒在炉内运动具有很大随机性,停留时间差异很大。平均而言,煤粉喷入高度越高,停留时间也越短。

2008t/h四角切圆燃烧锅炉炉膛出口烟温偏差的试验研究

针对某电厂 2 0 0 8t/h锅炉炉膛出口烟温偏差过大 (达 132℃ )问题 ,在 4个不同二次风反切角度下 ,对炉内空气动力特性、炉膛出口气流残余旋转和水平烟道内的烟速分布进行了冷态试验和数值模拟研究 ,并对影响烟温偏差的假想切圆直径、炉膛高度、燃烧器结构与摆角等因素进行了系统分析。结果表明 :合理的二次风反切角度 ,可有效地抑制和削弱炉膛出口的烟速和烟温偏差 。

三次风对四角切圆锅炉燃烧和NO_x排放的影响

针对国内某热电公司410t/h四角切圆燃烧锅炉,基于CFD软件平台,对在额定负荷下单磨、双磨和无磨3种不同运行方式炉内的流动、燃烧及污染物生成进行数值模拟计算。计算结果表明,无论是单磨、双磨还是无磨运行,炉内最高温度均出现在燃烧器区域,温度分布与各组分浓度分布有着对应关系,高温区对应CO高浓度区和CO2,O2低浓度区。炉膛出口NOx浓度的高低顺序是:无磨最高,单磨次之,双磨最低。其主要原因是单磨运行形成的空气分级燃烧使得主燃烧区达到低氧燃烧,以及三次风含煤粉的再燃作用;双磨运行三次风量和含粉量更多,空气分级作用和再燃作用更强。炉膛出口烟温的高低顺序是:双磨最高,单磨次之,无磨最低。3种运行状态下的燃尽过程中HCN和焦炭N的氧化使得NO在炉膛高度沿程均有上升趋势。工程实践表明,数值计算结果与实际运行数据吻合良好。

670t/h四角切圆锅炉反切消旋的数值模拟和工程实践

利用燃烧数值模拟程序对一台670t/h四角切圆锅炉进行了三次风与OFA反切工况数值试验研究。研究结果表明:三次风反切使反切层以上炉内流场旋转减弱,相对切圆直径和充满系数在反切层降低,炉内气流混合强度变化不大,对炉内主气流的空气动力结构影响不大;炉膛温度场和氧气浓度场显示,反切后改善了炉内温度分布,对主燃烧区的影响较小;壁面高温区减少,降低了结焦可能性;反切降低水平烟道入口左右侧温差,削弱了水平烟道入口的扭转残余,减小了水平烟道中的气流速度不均匀性,截面平均烟温略有下降,对受热面换热影响不大。工程实践表明,数值试验结果与实际运行吻合良好,采用三次风与OFA反切消旋方法,减少了残余扭转,改善水平烟道温度分布,较好地解决了四角切圆燃烧锅炉存在的出口烟温偏差问题。

300MW机组四角切圆燃烧锅炉NO_x排放数值模拟

利用Fluent软件平台对温州电厂300MW机组四角切圆燃烧锅炉炉内燃烧状况进行数值模拟,分析了炉膛温度场、速度场和气相组分浓度场的分布,并通过后处理方法计算了NOx的浓度分布。结果显示:数值模拟得到的炉膛燃烧状况基本符合四角切圆燃烧煤粉炉的实际运行情况;燃尽区的NO浓度不断增加,水平截面NO平均浓度最高值出现在OFA上部炉膛高度为30m处;炉膛出口温度和NOx排放量的模拟计算结果与试验数据误差均在15%以内。

660MW四角切圆锅炉低氮改造后变磨煤机组合方式下燃烧特性数值模拟

利用Ansys Fluent 14.0软件对某电厂660 MW四角切圆锅炉低氮改造后变磨煤机组合方式下的燃烧特性进行了数值模拟,研究了炉内的速度场、温度场、组分场和污染物的分布,并将数值模拟结果与试验测量值进行了比较.结果表明:增加分离燃尽风(SOFA)后的温度分布较均匀,切圆形成较好,没有出现火焰贴墙现象;在燃烧器区域,不同磨煤机组合方式下,温度沿炉膛高度方向逐渐升高;在紧凑燃尽风(CCOFA)与SOFA喷嘴之间的区域,炉膛横截面平均温度沿炉膛高度方向先降低、再升高、最后降低;在SOFA喷嘴以上的区域,不同磨煤机组合方式下的炉膛横截面平均温度曲线基本重合,且沿炉膛高度方向逐渐降低;在CCOFA与SOFA喷嘴之间的区域,不同磨煤机组合方式下,NOx质量浓度沿炉膛高度方向逐渐降低,而在SOFA喷嘴以上的区域NOx质量浓度先升高后降低,但其变化幅度较缓慢;当磨煤机组合方式为ABCEF时,炉膛出口NOx平均质量浓度最高,为382.2mg/m3;当磨煤机组合方式为ABCDE时,炉膛出口NOx平均质量浓度最低,为307.4mg/m3.

四角切圆燃烧锅炉炉膛网格生成方法的研究

采用paving和map方法生成3种炉膛横截面网格,并分析了这3种不同网格的质量和数量。三角形网格数量庞大,计算效率低下,map四边形网格扭曲小,而paving网格光滑性更好。计算比较paving和map两种网格的伪扩散大小,结果表明:paving方法生成的辐射状网格能够有效抑制伪扩散,更适合模拟四角切圆锅炉炉内气流的强旋流动。

四角切圆燃烧锅炉燃烧和污染物排放数值模拟

借助FLUENT软件平台,对镇海电厂一台200MW四角切圆燃烧锅炉炉内流动、燃烧,以及污染物NOx的生成进行了三维数值模拟.计算结果表明,整个炉膛空间存在着旋转流场,炉内最高温度出现在燃烧器区域.温度场与各组分浓度分布有着对应关系,高温区对应CO高浓度区和CO2和O2的低浓度区.NOx的生成主要在炉膛的高温区.在炉膛中心,NOx大量生成且沿着炉膛的高度方向,浓度逐渐降低.

超临界四角切圆燃烧锅炉运行方式对水冷壁高温腐蚀影响的试验研究

针对某630 MW超临界四角切圆燃烧锅炉水冷壁存在的高温腐蚀问题,对水冷壁近壁面烟气成分(O2、CO及H2S)进行了测试,分析了运行O2体积分数、煤粉细度、入炉煤含硫量、紧凑燃尽风(CCOFA)风量、分离燃尽风(SOFA)风量及周界风量等因素对水冷壁高温腐蚀及NOx排放特性的影响.结果表明:高温腐蚀发生区域表现出明显的强还原性气氛;增大运行O2体积分数,同时保证风量沿炉膛高度方向上的合理分配可减弱水冷壁近壁面还原性气氛;煤粉细度对水冷壁近壁面还原性气氛的影响较小;随着入炉煤含硫量的增加,水冷壁近壁面H2S体积分数增大,O2和CO体积分数则变化不大;较小的CCOFA风量及适当的SOFA风量有利于减轻水冷壁高温腐蚀;周界风量对主燃烧区下部壁面区域还原性气氛的影响较大,运行时应适当减少周界风量.

采用声波法监测四角切圆流场二维分布特性的模拟研究

该文模拟研究了声波法四角切圆燃烧锅炉炉膛二维速度场监测方法。建立了一个由6个参数决定的四角切圆流动二维速度场简化模型,该模型能够反映切圆流场的基本特征。采用声波传感器测量得到的多个路径上声波的传递时间包含流场的信息,据此建立了重建出流场分布特征的方法。在一定的模拟流场及测量条件下,通过计算获得声波传递时间,以此作为模拟检测数据,加入不同幅度的测量误差后,所重建出的二维速度场能够反映设定流场的基本特征,证明所研究的方法是稳定和有效的。