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。

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。

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。

对冲旋流燃烧锅炉冷灰斗管壁急剧减薄原因分析

以某电厂350 MW超临界对冲旋流燃烧锅炉为研究对象,对锅炉冷灰斗区域管壁急剧减薄进行原因分析及调整建议。针对管壁腐蚀垢样的成分,开展了外观分析,X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜和能谱分析,化学定量分析和金相组织分析,得出垢样中S、C含量较高。同时结合冷灰斗区域贴壁气氛及温度测试结果,得出高温腐蚀及煤粉刷墙是造成冷灰斗处管壁急剧减薄的主要原因。通过降低下层燃烧器外二次风旋流强度、开展热态一次风速调平、降低一次风母管压力、调整动态分离器转速来降低煤粉细度、冷灰斗区域加装贴壁风等手段,可改善煤粉燃烧状况,减少煤粉沉积在冷灰斗区域,从而保证锅炉运行的安全,为同类型机组运行提供经验参考。

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。

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。

前后墙对冲旋流燃烧锅炉炉膛结渣试验研究和改造实践

采用冷态试验和数值模拟方法研究了前后墙对冲旋流燃烧锅炉炉膛结渣的形成原因,通过现场检查和焦渣形貌观察确定了炉膛结渣的部位主要在燃烧器周边区域.冷态试验结果表明燃烧器出口气流发散是炉膛结渣的主要原因,数值模拟结果进一步表明燃烧器扩锥角度偏大导致了燃烧器出口气流的发散,在燃烧器出口新增加扩锥以减小扩锥角度可以预防结渣,改造后锅炉结渣明显减轻,机组运行安全性显著提高.

对冲旋流燃烧锅炉组合式贴壁风运行参数优化的数值模拟

以某600 MW超临界对冲旋流燃烧锅炉组合式贴壁风系统为研究对象,采用数值模拟方法分析了贴壁风取风方式、风率和喷口风速等运行参数对水冷壁近壁区烟气中氧体积分数、锅炉NO_x排放质量浓度和未燃尽碳质量分数的影响。结果表明:组合式贴壁风可以显著改善对冲旋流燃烧锅炉左右两侧墙水冷壁近壁区气氛,高温腐蚀发生倾向性较大区域所占比例可减小至20%以下;综合考虑机组运行的经济性、环保性和安全性,模拟所得机组的最佳运行工况选取贴壁风风率为4.00%,前后墙贴壁风喷口风速为20 m/s,贴壁风的取风方式为从燃尽风取风。

对冲旋流燃烧锅炉贴壁风布置方式对比研究

以对冲旋流燃烧锅炉3种主流布置方式(前后墙布置方式、两侧墙布置方式和全墙组合布置方式)贴壁风为研究对象,采用数值模拟方法,分析了加装3种布置方式贴壁风后锅炉侧墙近壁区还原性气氛、炉膛出口NOx排放质量浓度以及未燃尽碳质量分数的变化。结果表明:虽然3种布置方式贴壁风均可提高侧墙水冷壁近壁区O2体积分数,降低H2S、CO体积分数和未燃尽碳质量分数,但各自覆盖范围存在很大差别;在贴壁风风量相同的条件下,全墙组合布置方式贴壁风可将侧墙水冷壁近壁区O2体积分数大于2.0%的区域面积扩展到总面积的83.84%,远高于其他2种布置方式下(61.38%和68.80%);加装全墙组合布置方式贴壁风后侧墙水冷壁近壁区O2体积分数平均值由0.25%升高到2.5%以上,H2S体积分数平均值降低70%以上,CO体积分数平均值约降低65%,锅炉效率、过热器和再热器减温水质量流量、SCR入口NOx质量浓度以及飞灰含碳质量分数等未见明显变化。

基于超细粉再燃的旋流燃烧锅炉低NO_x排放优化模拟

为满足超低排放要求,针对东方锅炉股份有限公司1 000 MW机组旋流燃烧锅炉,提出了基于超细粉再燃的低NO_x排放技术思路。利用CFD软件平台,对10种不同超细粉再燃方案下炉内燃烧情况及NO_x排放特性进行了数值模拟,并对主、再燃区过量空气系数、再燃燃料喷入方式、一二次风配比等方面调整所产生的影响进行了分析。结果表明,主、再燃区过量空气系数分别为1.0、0.8,将最上层两侧燃烧器作为再燃燃料喷口,一二次风比维持设计值时,能取得较好的NO_x脱除效果,炉膛出口NO_x质量浓度降至247.4 mg/m3,相对于既有设计方案的300 mg/m3降低18%左右。该结果证明了超细粉再燃在大容量对冲燃烧锅炉上降低NO_x排放的有效性。

670 MW对冲旋流燃烧锅炉防高温腐蚀试验研究

针对锅炉低氮燃烧改造后水冷壁近壁区发生高温腐蚀的问题,以某电厂670 MW超临界对冲旋流燃烧锅炉为研究对象,通过贴壁风系统改造结合燃烧优化调整试验,分析了贴壁风门开度、运行氧量、煤质变化等参数对水冷壁近壁区还原性气氛和炉内燃烧及运行参数的影响。结果表明:增加贴壁风系统后,水冷壁近壁区O2体积分数明显提高,CO体积分数平均值下降65.4%,H_(2)S体积分数平均值下降53.2%,H_(2)S平均值可控制在0.1×10^(-3)以下,缓解高温腐蚀效果显著;高温腐蚀主要发生在高负荷工况,提高运行氧量有助于缓解高温腐蚀风险;增设贴壁风系统对锅炉氮氧化物排放量影响较小。

2650t/h锅炉燃烧特性分析

主要从设计和燃烧调整2个方面阐述绥中发电厂2650t/h锅炉燃烧效率高的原因,提出炉膛热负荷、燃烧方式、燃烧器形式等设计因素是保证高燃烧效率的先决条件,机组投运后的燃烧调整是必不可少的技术措施。

全燃烟煤的W火焰锅炉改造数值模拟研究

对某350 MW的W火焰锅炉进行全燃烟煤改造数值模拟。分析同等级下对冲旋流燃烧锅炉与W火焰锅炉燃烧器相对位置,表明W火焰锅炉采用对冲燃烧方式理论上可行。采用数值模拟方法,分析了改造方案对炉内速度分布、温度分布、氧量分布及炉膛出口参数的影响。数值模拟结果表明,采用对冲旋流燃烧方式后,提高了锅炉下炉膛火焰充满程度,提升了煤粉燃尽率,飞灰及大渣可燃物含量由1.3%、2.64%分别降低至0.53%、0.43%,炉膛出口NO_(x)质量浓度由647 mg/m^(3)升高至812 mg/m^(3);侧墙及翼墙近壁区处于还原性气氛中,存在结焦和高温腐蚀风险,须在侧墙及翼墙区域增加贴壁风系统;与燃用烟煤的对冲旋流燃烧锅炉相比,改造方案燃尽风率较低,须进一步提高燃尽风风率。

660 MW超超临界机组锅炉高温再热器壁温超温试验研究

依据试验结果分析了燃烧器风门开度、旋流强度及配风方式对高温再热器壁温的影响。通过调整燃烧器风门、旋流强度以及改变配风方式使得高温再热器壁温分布形态得到改善,减小了温差,从而保证再热器汽温达到设计参数,为同类型锅炉运行提供参考。

600MW超临界锅炉低氮运行条件下的安全经济性研究

介绍了某电厂600MW超临界机组前后墙对冲锅炉低氮燃烧优化调整试验。分析了水冷壁高温腐蚀和氮氧化物产生的机理,通过对运行氧量、煤粉细度、燃烧器配风和燃尽风比例的调整,有效解决了该电厂锅炉水冷壁高温腐蚀问题,同时提高了锅炉热效率,降低了氮氧化物排放量,有力的保证了锅炉的安全性、经济性和环保性。