330 MW旋流对冲锅炉低负荷运行的低NO_(x)燃烧优化

以某热电厂一台330 MW旋流对冲燃煤锅炉为研究对象,通过数值模拟分析了锅炉在150 MW低负荷运行、不同配风比下炉内的流动、传热及NO_(x)排放情况。结果表明,当二次风配比和燃尽风率增大时,NO_(x)的生成趋势并不呈线性变化,而是存在一个最低点,可得到一个NO_(x)排放值最低的最佳配风方式。为了验证该最佳工况的优化效果及实际运行的可行性,又将数值研究中的3个典型工况进行了现场实验。实验结果表明:与原运行工况相比,采用最佳配风方式的实际炉膛出口NO_(x)浓度下降20%,锅炉效率提高0.41%。该配风优化方案经济可行,为同类型工程问题提供了优化思路。

旋流对冲燃烧器出口条件给定方式优化

目前旋流对冲燃烧锅炉数值模拟的方法主要有2种:传统方法 1是将燃烧器简化为小段圆台,人为给定某个旋流强度;传统方法 2是将全部燃烧器和炉膛作为一个整体进行模拟计算。本文在总结上述2种方法优缺点的基础上,提出了"分段建模,无差过渡"的新方法。该方法是将单只燃烧器出口模拟结果调整后作为全炉膛模拟的入口条件,两者的无差过渡通过ANSYS Fluent软件中"边界profile"的自定义编辑实现,解决了传统方法单只燃烧器到炉膛速度过渡、左右旋过渡和煤粉浓度过渡3个难题。对2种传统方法与新方法进行了冷态模拟比较,并采用新方法对炉膛全尺寸进行了热态模拟。结果表明,新方法既可以保证燃烧器不损失细节特征,又极大地减少炉膛网格数量,在计算量减小的情况下使得准确性得到了保证。

300MW旋流对冲燃煤锅炉燃烧与排放数值模拟

数值模拟是研究锅炉燃烧与污染物排放的一种有效研究方法。利用Fluent软件,对一台300 MW旋流对冲燃煤锅炉在不同工况下进行了数值计算,模拟结果与锅炉热态试验数据进行了比较,两者吻合情况较好。结果表明:在燃烧器出口处形成了高温区,使得煤粉着火及时,燃烧器区域维持较高温度。温度场同各组分浓度场有着对应关系,NOx的生成主要在炉膛的高温区域,沿炉膛高度方向NOx浓度逐渐降低。

旋流对冲锅炉低负荷燃烧调整试验研究

某600 MW机组长期运行在低负荷下,从运行数据和试验数据着手分析存在的问题并开展了一系列调整工作。研究表明:分隔屏容易超温是由于一次风风煤比偏大、炉膛火焰中心偏高造成;分隔屏最高点壁温和最低点壁温偏差过大是一次风不平衡以及二次风量两侧偏差共同造成的;D层燃烧器投运后火检波动是由于其自身一次风过大以及二次风配合不合理造成的;结合一系列试验工作和盘面运行调整,上述问题得到缓解。为配旋流燃烧器的锅炉在低负荷运行时提供了可参考的运行思路。

旋流对冲燃烧锅炉燃料氮生成NO_x的试验研究

在不同负荷下对某电厂300MW机组旋流对冲燃烧锅炉空气预热器出口NOx排放浓度、烟气成分、排烟温度等进行了测试,计算了燃料氮生成燃料型NOx的转化率,并对其与运行氧量、锅炉负荷、锅炉效率之间的关系进行了分析。结果表明,旋流对冲燃烧锅炉燃料氮生成NOx的转化率在20%～30%之间;炉膛温度较运行氧量对燃料氮生成NOx的转化率影响较大。

330MW旋流对冲燃煤锅炉燃烧过程数值模拟及沾污分析

利用FLUENT软件对1台330MW旋流对冲燃煤锅炉在燃用不同煤种工况下的炉内燃烧过程进行数值模拟,并采用沾污判别方法对模拟结果进行分析计算,可有效判断炉膛内可能沾污或结渣的位置。沾污判别方法简单、易行,与实际测量数据进行对比,模拟结果较为准确。

旋流对冲锅炉火检信号剧烈波动的原因分析及调整措施

四川广安发电有限责任公司#62锅炉在低负荷状态下投运D层燃烧器时炉内火焰检测信号剧烈波动,分析原因为D层燃烧器煤粉着火延迟,导致火焰黑龙区过长,未点燃的煤粉影响邻层燃烧。通过调整一次风温度、煤粉细度及一次风、二次风流量等参数,改善了煤粉的着火条件,缩短了煤粉的着火时间,使煤粉进入炉膛后能够快速点燃。燃烧调整后,该锅炉在低负荷状态下投运D层燃烧器,炉内火焰检测信号波动情况大为改善。

600MW旋流对冲燃煤锅炉燃烧过程的数值模拟研究

数值模拟是研究锅炉炉内燃烧过程的常用方法。本文采用k-ε等数学模型,对一台600MW超临界锅炉在不同燃尽风风量时炉内的燃烧情况进行了数值模拟。结果表明:改变燃尽风风量对炉内温度场分布、煤粉燃尽率等有较大的影响。

600MW亚临界旋流对冲锅炉减温水量偏大原因分析

四川广安电厂6号锅炉自投运以来,过热器及再热器减温水量一直处于偏大的状态。通过换热比例计算及燃烧调整,发现减温水量偏大是由于炉膛受热面设计偏小及燃烧不合理共同造成的,通过燃烧调整以后,锅炉的减温水量有一定下降。

660MW旋流对冲燃煤锅炉燃烧过程的数值模拟及结渣分析

在100%、75%和50%负荷下以及不同煤粉细度下对某660MW旋流对冲燃煤锅炉进行燃烧过程数值模拟计算,分析了影响该类型锅炉结渣的因素.结果表明:100%负荷下炉膛左右墙19~24m高度截面中间区域出现结渣的概率最大,75%负荷下炉膛左右墙21~23m高度截面中间区域最有可能出现结渣情况,50%负荷下炉内出现结渣的可能性最小;当煤粉细度为10μm时,炉膛左右墙出现结渣的区域为23~28m高度截面的中间区域,且煤粉细度减小会加快煤粉着火速度,提高炉膛整体温度,增大炉内可能出现结渣情况的区域面积.

600 MW旋流对冲锅炉燃烧器燃尽特性及其优化数值模拟

在实际运行中,旋流对冲燃烧锅炉的大风箱分配到同层各燃烧器的流量不均匀,显著影响煤粉的燃尽特性。然而,对该炉型锅炉炉内单个燃烧器的燃尽特性研究相对较少。基于此,以一台600 MW前后墙旋流对冲锅炉为对象,开展炉内燃烧器燃尽特性及其优化的数值模拟,探究燃烧器不同配风方式、旋流强度及出力对煤粉燃尽特性影响。模拟结果表明,下层燃烧器对应的飞灰含碳量高于中、上层燃烧器;中间燃烧器对应的飞灰含碳量(平均值约0.1%)低于两侧燃烧器(平均值约3%),这与现场测量的结果基本一致。侧墙附近燃烧器煤粉的不完全燃烧是锅炉出口飞灰含碳量的主要来源。适当减少中间燃烧器的风量并增加侧墙附近燃烧器的风量对中间燃烧器煤粉的燃尽特性影响相对较小,但能有效改善靠近侧墙燃烧器煤粉的燃尽特性(飞灰含碳量从3.0%降至1.6%以内);适当增加侧墙附近燃烧器二次风旋流强度或提高中间燃烧器出力、降低侧墙附近燃烧器出力,也可有效降低侧墙燃烧器对应的飞灰含碳量(2%以内),改善锅炉煤粉燃尽特性。

旋流对冲燃烧锅炉降低CO排放的燃烧优化

针对某660 MW前后墙旋流对冲燃烧锅炉出现空气预热器入口和水冷壁两侧墙贴壁CO质量浓度较高的现象,结合就地勘测及性能试验数据进行了分析,并开展了燃烧优化试验。在静态燃烧调整的基础上,建立C层层操二次风门挡板开度与机组负荷的函数关系,并用机组负荷来修正原始逻辑中C层层操二次风门挡板开度。结果表明:造成空气预热器入口和水冷壁两侧墙贴壁CO质量浓度较高的原因是煤粉偏细、燃烧器与分离燃尽风的就地调整方式不合理以及C层层操二次风门挡板开度过大;高负荷下空气预热器入口CO质量浓度可以降至300 mg/m^(3)以内,水冷壁两侧墙的贴壁CO质量浓度从58000 mg/m^(3)以上降至12000 mg/m^(3)以内;逻辑优化后机组在动态过程中降低了CO排放,燃烧优化效果较为明显。

燃用混煤的1000 MW旋流对冲锅炉宽负荷稳燃特性研究

针对某1000 MW旋流对冲锅炉不同负荷下炉膛燃烧不稳定的问题,对市场煤、混煤、象山煤、晋煤、煤泥和冯家川煤6种常用煤种进行了煤质分析及燃烧特性分析,并在试验锅炉上进行了高、低负荷下煤粉特性分析及稳燃特性研究。结果表明:700~1000 MW负荷下火检信号弱的主要原因是燃用高挥发分煤的下层燃烧器缺风,增大外二次风门挡板开度后火检信号明显增强,飞灰含碳质量分数降低;400~520 MW负荷下稳燃能力不足主要是由于煤质较差、炉膛截面热负荷低、燃烧器扩锥角度小,通过制粉系统及风烟系统优化后稳燃能力提高。

劣质煤种对1000MW旋流对冲锅炉燃烧性能的影响

旋流对冲燃烧锅炉在燃用劣质煤种时,由于劣质煤着火困难,会造成主燃区温度较低,引起炉内燃烧不稳定,并且水冷壁经常发生高温腐蚀和结渣,上部对流受热面超温,飞灰含碳量也增加,锅炉热效率明显降低,是目前电站锅炉运行面临的一大难题。针对某1000 MW旋流对冲燃烧锅炉,采用CFD方法研究了锅炉燃用劣质煤种时炉内燃烧组织的分布特性,并将结果与设计煤种进行了对比分析。结果表明:与设计煤种相比,劣质煤灰分高,热值低,原燃烧器的分级配风方式不利于劣质煤粉及时着火,燃点推迟,炉膛水平截面温度分布不均匀,四周水冷壁中心附近出现高温区和高浓度CO,炉膛中心高温区减小,火焰中心上移,因此对流受热面附近出现高温区域,这些会导致水冷壁高温腐蚀,对流受热面超温问题发生,同时出口烟温也会增加,即锅炉效率降低。另外,由于分级燃烧组织的不合理,炉膛出口NO x生成量也明显增加。在实际运行中,可以采用混煤掺烧的方式,改善劣质煤种的燃烧特性,从而提高锅炉燃烧稳定性;其次,可以对原旋流燃烧器进行改造优化,如适当减小一次风速,或者在水冷壁中心增设墙式风,保证劣质煤粉有足够的时间预热并能够及时与二次风混合,稳定着火,提高锅炉燃用劣质煤种的能力。

旋流对冲锅炉侧墙贴壁风结构优化及布置数值模拟

以一台650 MW超临界旋流对冲锅炉为研究对象,通过数值模拟方法分析了不同喷口型式、喷口高度下侧墙水冷壁附近烟气成分分布特性,优选出喷口高度h=40 mm的圆形槽状型式设计了一套缓解侧墙高温腐蚀的贴壁风组合方案,并通过全炉膛模拟对方案进行效果评估。结果表明:在未添加贴壁风的原始工况下,模拟结果显示的侧墙高CO浓度区域与实际腐蚀发生的位置吻合;在安装位置、喷口高度、喷口速度及风量均保持一致的条件下,圆形槽状喷口、方形竖槽喷口、方形横槽喷口对高温腐蚀面积比ε的降幅分别为4.23%、2.42%、5.70%,其中圆形槽状喷口不仅具有较好的防腐效果,且其O_(2)气膜的分布特性也更适合工程应用;在保持喷口型式、安装位置、喷口风量一致的条件下,在喷口射流上游,喷口气流与炉膛主流的相对速度对O_(2)气膜浓度的衰减起主导作用;在喷口射流下游,炉膛主流的强度和对喷口气流的冲刷面积对O_(2)气膜浓度的衰减起主导作用,h=30、40、50、60 mm四种喷口对高温腐蚀面积比ε的降幅分别为5.62%、4.23%、3.87%、3.20%。实际工程应用中,为保持较好防腐效果的同时,避免阻力损失过大及气流速度过大造成水冷壁管壁磨损,建议选取h=40 mm喷口为宜。设计的贴壁风组合方案可在侧墙大部分区域形成相互交叉的O_(2)气膜,将高温腐蚀易发区域所占比例降低至12.88%,且该方案对炉内燃烧及污染物的排放影响较小。

基于冷态空气动力场试验的旋流对冲锅炉结渣研究

为研究旋流对冲锅炉结渣问题,对1台660 MW的超超临界旋流对冲锅炉进行了冷态空气动力场试验,试验采用荧光飘带示踪的方法观测了燃烧器出口的气流形态及扩散角的大小。研究结果表明:燃烧器喷口气流发散贴壁易导致燃烧器周围结渣;燃烧器外二次风扩散角随着旋流强度的增加而增大,外二次风门开度在40%以下时容易出现贴壁刷墙现象;一次风和外二次风之间存在相互吸引的作用,一次风风速越小,外二次风扩散角越大,当一次风停掉后,外二次风变为贴壁气流;相邻燃烧器气流相互影响,当某个燃烧器外二次风贴壁时,贴壁气流冲刷相邻燃烧器,影响其气流形态。依据试验结果对锅炉进行调整后,结渣得到有效控制。

旋流对冲锅炉燃烧器烧损试验研究

为研究托克托发电公司四期锅炉燃烧器烧损的原因,对比了同类型机组的燃烧器设计参数,并开展了热态辐射温度试验,得出了燃烧器烧损的主要原因为一次风刚性不足,并提出了解决燃烧器烧损问题的改进设计方法和燃烧调整方案。该试验研究结果可以为锅炉燃烧器的设计、改造以及燃烧调整提供参考依据。

旋流对冲锅炉烟煤低氮燃烧特性数值模拟

为研究烟煤在旋流对冲锅炉的燃烧特性,采用Fluent软件对396MW旋流对冲锅炉内烟煤燃烧进行模拟,并对炉内速度场、温度场、颗粒运动轨迹、O_2分布、CO_2分布及NO分布进行分析。结果表明:在炉膛下部有两个明显的涡流区域;主旋流燃烧器的内外二次风是旋流,在旋流燃烧器内部产生高温烟气回流区;沿炉膛高度方向横截面上O_2和CO_2平均体积分数分布呈互补的关系。

某1000MW超超临界旋流对冲锅炉外二次风叶片开度对燃烧及NO_x排放影响的数值模拟

对一台1 000 MW超超临界前后墙旋流对冲燃烧煤粉锅炉,在HT-NR3型低NO_x旋流煤粉燃烧器不同外二次风叶片开度下(50%、75%、100%),进行了炉内流动、燃烧、传热与NO_x排放特性数值模拟研究。模拟结果与试验测量值符合性较好,结果表明:外二次风旋流叶片开度对炉内燃烧特性及排放特性影响较大,旋流叶片开度减小导致旋流强度增大,卷吸高温烟气增多,煤粉着火距离减小,煤粉燃烧剧烈程度增加,炉内主燃区温度水平升高,燃尽区温度水平有所降低,煤粉燃烬率增大,NO_x排放量减小。实际运行中采用外二次风开度为50%的高旋流强度工况,达到了燃烧稳定、高效低NO_x的目的。

600 MW超临界旋流对冲锅炉降低热偏差燃烧调整

针对某600 MW机组锅炉存在左、右侧热偏差偏大的情况,从运行数据和试验数据进行分析并开展了调整工作。结果表明:二次风右侧的风量偏大,导致右侧的火焰中心偏高,分隔屏右侧的吸热量大于左侧;右侧烟气量大,导致了汽水右侧的对流受热面吸热量偏高,使得左、右侧的一、二级减温水流量偏差较大。