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。

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。

燃烧器布置对1000MW锅炉热偏差的影响

为改善单炉膛双切圆锅炉燃烧器墙式布置时炉内形成"冷热角"、易结渣的问题,提出一种新型燃烧器布置方式.利用Fluent软件模拟一台1 000 MW超超临界锅炉燃烧器布置对炉内流场和炉膛上部受热面热偏差的影响.结果表明,燃烧器采用半墙式半角式布置方式可以有效改善炉内的斜椭圆流场,降低前墙中部区域的温度,同时使火焰中心上移,屏底温度增加;气流旋转动量的增大导致切向速度提升,切圆直径增大,炉内气流有偏向侧墙的趋势.对于炉膛出口各截面的烟气速度、温度分布不均匀性和炉膛上部受热面热偏差增加问题,可以采用燃尽风偏转等措施来减小热偏差.

某厂1000MW超超临界双切圆燃烧锅炉汽温偏差调整

针对某厂1 000MW级超超临界双切圆燃烧锅炉投产后出现的末级过热器出口4根分支管汽温偏差问题,分析过热器受热面结构特点,从配风调整、燃料量调整及燃尽风反切角度调整几方面开展试验,总结出减小汽温偏差的运行控制措施。

单炉膛双切圆锅炉炉内空气动力场的数值模拟

采用计算流体力学软件PHOENICS,选择合理的数学模型,对某一台单炉膛双切圆锅炉炉内的空气动力场进行数值模拟研究,着重研究了下、中、上层燃烧器区域喷口截面上的速度矢量分布。计算结果表明:由于燃烧器布置在前后墙,使得燃烧器喷口连线成矩形,从而使得炉内气流流场均为椭圆形,且椭圆的长轴沿炉膛高度方向不断变化;在燃烧器区域的中下部,Y方向的气流旋转直径沿炉膛高度方向减小,两侧墙处的气流贴壁现象沿炉膛高度方向逐渐消失;但沿炉膛高度方向在燃烧器喷口截面前后墙处,均有气流刷壁现象存在,从而在热态运行时,在前后墙处易出现高温腐蚀和水冷壁结渣现象;炉内左右旋转气流的速度分布对称度较好。改变燃烧器投运方式,上部燃烧器区域的气相流速度分布规律有所不同,炉内热负荷分布情况也不同,相比较而言,原始投运方式较优。

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。

1000MW超超临界单炉膛双切圆锅炉水冷壁贴壁气氛影响因素

为了研究影响单炉膛双切圆锅炉水冷壁贴壁气氛变化的因素,以某电厂超超临界1000 MW燃煤机组单炉膛双切圆燃烧方式锅炉为研究对象,基于现场试验,通过测量不同负荷和不同运行参数下锅炉水冷壁近壁区烟气成分(O_(2)、CO和H_(2)S),研究机组负荷、运行氧量、分离燃尽风风量、煤粉细度等因素对水冷壁贴壁气氛中O_(2)、CO和H_(2)S体积分数的影响。结果表明,热角位置(2、3、5、8号角)还原性气氛较强,中高负荷下,热角位置O_(2)体积分数基本为0,CO体积分数超过50000×10^(-6),热角位置发生高温腐蚀的可能性大;低负荷下,热角位置可测量到不同浓度的O_(2),CO体积分数降低到30000×10^(-6),仅有局部位置存在高温腐蚀的可能;随着炉膛高度的增大,贴壁气氛的还原性逐渐增强,第3层热角位置贴壁气氛还原性最强;机组负荷越高,贴壁还原性气氛越强,负荷由50%BRL向75%BRL转变过程中,热角位置贴壁气氛中O_(2)体积分数迅速下降,CO体积分数迅速升高,还原性气氛急剧增强;适当提高运行氧量,减少燃尽风量,可以提高主燃区的过剩空气系数,贴壁气氛中CO体积分数下降,还原性强度减弱;降低煤粉细度,有利于煤粉的着火和燃烧,贴壁气氛中CO体积分数下降,可在一定程度上减弱贴壁气氛的还原性强度。燃烧调整可以缓解贴壁气氛还原性强度,并不能从根本上解决高温腐蚀问题。

超超临界1000MW机组双切圆锅炉水冷壁近壁区气氛分布特性

以某电厂超超临界1000 MW机组双切圆锅炉为研究对象,采用现场试验的方法测量了不同运行工况下锅炉水冷壁近壁区烟气成分(O_2、CO和H_2S),分析了二次风配风方式、分离燃尽风(SOFA)风量、周界风风量、同层燃烧器二次风风量分配方式等因素对水冷壁近壁区O_2、CO和H_2S体积分数的影响。结果表明:受炉内流场影响,主燃区和还原区热角区(2、3、5、8号角)还原性气氛比较强;通过调整二次风配风方式和SOFA风量,适当提高主燃区和还原区的风量,可以减弱炉膛四周水冷壁近壁区还原性气氛,缓解水冷壁高温腐蚀;通过调整同层燃烧器各角二次风风量和周界风风量,适当提高1、4、6、7号冷角燃烧器射流刚性,可减弱热角水冷壁近壁区还原性气氛。

1100 MW反向双切圆锅炉蒸汽温度调整研究

为解决超超临界反向双切圆锅炉蒸汽温度偏低的问题,在过热器与再热器壁温不超温的基础上,研究了燃烧器摆角、运行氧气体积分数、燃尽风量、烟气挡板开度、一次风量、二次风配风模式及吹灰方式等因素对主蒸汽温度与再热蒸汽温度的影响并进行了综合优化调整。结果表明:同时优化调整各参数时,主蒸汽温度和再热蒸汽温度均能达到设计值,调整效果良好,可为该类型机组蒸汽温度调整提供参考。

分离燃尽风水平摆角对1000MW八角切圆锅炉燃烧特性影响的数值研究

以某1000 MW八角双切圆锅炉为研究对象,采用数值模拟方法分析了分离燃尽风(SOFA)水平摆角对炉膛出口烟气温度、速度以及炉内主要燃烧产物分布的影响。结果表明:将SOFA水平摆角正向增大5°时可同时降低CO与NOx排放量;正向增大SOFA水平摆角,即SOFA正旋切圆直径增大,炉膛出口两侧逐渐出现双峰型高温烟气区,烟温偏差有所增大,而烟气高流速区则向炉膛出口中部移动;反向增大SOFA水平摆角,即SOFA反旋切圆直径增大,炉膛出口烟气温度和速度分布的不均匀性均有所减小。

1GW单炉膛单切圆塔式锅炉炉内流场特性研究

采用计算流体力学软件FLUENT,选用Reynolds应力湍流模型和欧拉多相流模型,对国产首台1GW单切圆单炉膛塔式锅炉炉内的煤粉空气两相流动过程进行了数值模拟,得出了炉内各截面的速度场、假想切圆直径、浓度场、压力场及湍流动能Κ、湍流耗散率ε和湍流集中度Ι的分布。结果表明,颗粒呈螺旋上升趋势和螺旋沉降趋势,形成"W/M"流线型;炉膛出口切向速度剩余残量仅为该速度最大值的22.7%以下,在炉膛出口处的Κ、ε和Ι都比其他截面小,表明炉膛出口残余旋转很小;从下部水冷壁拐角处到上部煤粉燃烧器第3层之间的炉内四周壁附近区域是VOF密集区,该区域的水冷壁管易结焦;随着炉膛高度的增加,炉内的静压值越来越小。