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。

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。

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.

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。

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.

采用贴体网格对四角切圆锅炉三维 等温流场的模拟

采用非交错网格体系,在任意曲线坐标系下,数值模化带有屏式过热器的四角切圆燃烧煤粉锅炉。有限差分方法离散强守恒型式通用雷诺时均N-S方程组,类指数差分格式模拟胞元界面流率,类SIMPLE方法满足不可压缩条件,k-epsilon方程模拟湍流粘性。求解椭圆偏微分方程的数值方法生成网格。通过逐层给定网格边界点,调整控制方程系数,将计算域内网格依次转换至圆形周界的过渡域和物理域中。在燃烧器区域的网格线接近炉膛水平截面对角线方向,而在炉膛上部则平行于边界。模拟计算结果比较接近3D-PDA(三维相激光多普勒测速法)测定的实验值,说明本文网格布置有利减小伪扩散和方便模拟炉膛内的过热器。

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的平均温度均下降;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.

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 。

双炉膛四角切圆煤粉锅炉分层掺烧数值模拟及性能试验研究

神华煤容易结焦,单独燃烧可能影响锅炉的安全运行。在一台容量为1025t/h的双炉膛锅炉上,对容易结焦的神华煤和不易结焦的平混煤进行了分层掺烧的数值模拟和性能试验研究,在数值模拟中研究了炉膛内的速度场和温度场的分布,在性能试验中研究了不同掺烧比例下锅炉燃烧特性、排放特性及经济性。研究结果表明:神华煤掺烧量的增多和分层时燃烧位置的提高将导致炉膛结焦倾向增大、NOx浓度下降,但对锅炉热效率影响不明显。并且在不同的分层掺烧方式下,二次风的配风方式有不同的优化值,应通过优化调整试验确定。

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.

低氮改造对四角切圆锅炉NO_x生成特性的影响

对某300 MW四角切圆锅炉低氮改造前后NOx的生成特性进行了数值计算,分析了低氮改造对NOx生成特性的影响.结果表明:原有双通道自稳燃型燃烧器稳燃腔的设计明显加速了热力型NOx的生成;新型水平浓淡燃烧器浓侧和淡侧煤粉均处于偏离化学当量比条件下燃烧,喷口附近火焰温度明显降低,有利于控制热力型NOx的生成,缺氧燃烧降低了煤粉的燃烧效率,冷灰斗区域及三次风以上区域燃料型NOx的生成速率有所增大.

四角切向燃烧锅炉水平烟道烟温偏差形成机理的研究

以 HG-2 0 0 8/1 8.2 -YM2型四角切向燃烧锅炉为原型进行冷态模化试验 ,采用热线风速仪测量了上部炉膛及水平烟道内的流场 ,研究了上部炉膛屏区气流速度分布特点 ,分析了水平烟道内烟气速度偏差和温度偏差的形成机理 ,为科学地分析过热器、再热器超温爆管的原因和减小水平烟道烟气温度偏差提供参考。图 9表 1参

四角切圆锅炉冷态空气动力场湍流模型研究

对自建的冷态四角切圆锅炉模型的空气动力场进行了数值模拟研究,分别采用Standard k-ε、RNGk-ε、Realizable k-ε和雷诺应力(RSM)4种湍流模型计算上一次风、下一次风和三次风的速度分布,并与高精度的PIV试验测量结果进行对比。结果表明,Realizable k-ε模型不仅可以准确分析湍流特性,而且机时消耗较RSM模型大幅减少,其对四角切圆锅炉湍流场的数值模拟研究更具优越性。

四角切圆燃烧锅炉炉膛内流体流动的实验研究

本文采用一维ＬＤＡ技术通过旋转方法对四角切圆燃烧煤粉锅炉炉膛内的冷态空气动力场进行了实验研究，得出了该流动定量化的流动特征：中心较明显的向下流动；下部燃烧器区外旋气流沿壁面向下流动；在屏式过热器下面仍然存在较强的旋转流动。本文所提供的数据可用于数值计算结果的检验。

四角布置切圆燃烧锅炉水平烟道内烟温分布的试验研究

通过对某 3 0 0 MW四角布置切圆燃烧锅炉在变负荷工况下水平烟道内烟温分布的现场试验结果的分析 ,指出了四角布置切圆燃烧锅炉水平烟道内烟温分布的特点及其随负荷变化的规律。图 13表 4参

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.

300MW四角切圆锅炉二次风风箱结构优化数值模拟

采用计算流体力学软件对某300MW四角切圆锅炉机组二次风风箱流场进行分析,以湍动能和出口速度分布均匀性为指标对风箱结构进行数值研究。结果表明:设置有组合导叶、风箱倒角和蜂窝器的方案有助于减少湍流,增加二次风刚性,保证切圆直径处于中心位置。改进后的结构出口速度均匀性为原设计的4.6倍,切圆直径与理论值相近。

75t/h四角切圆锅炉冷态空气动力场的试验研究

为了了解某电厂 75 t/h 锅炉大修后炉内空气动力场的流动特性,对 4 个角的上、下二次风挡板特性进行了测量, 在不同风门开度下对一、二次风风速进行了调平。在炉内空气动力场测量的基础上,得到了炉膛的实际切圆直径和贴壁风速的分布。试验结果表明:在各层喷口风速达到调平状态时,可以基本保证锅炉四角配风的均匀性,获得了较理想的炉内空气动力场。