四角切圆锅炉变CCOFA与SOFA配比下燃烧特性数值模拟

针对某电厂660 MW四角切圆煤粉锅炉NOx排放高的问题,进行了增加分离燃尽风(separated overfire air,SOFA)的低氮改造。利用ANSYS FLUENT14.0软件进行了低氮改造后不同紧凑燃尽风(close-coupled overfire air,CCOFA)与SOFA配比下燃烧特性的数值模拟,研究了炉膛速度场、温度场、组分场和污染物分布的规律。主要结论如下:第一,炉内最高温度出现在CCOFA与SOFA配比为64∶112(风量单位为kg/s,下同)。第二,CCOFA与SOFA配比为64∶112时,炉膛出口温度最高,为1 537.2 K;当CCOFA与SOFA配比为56∶120时,炉膛出口温度最低,为1 511.1 K。第三,随着SOFA风量减小,炉膛出口NOx的质量浓度逐渐降低,在CCOFA与SOFA配比为64∶112时,炉膛出口NOx的质量浓度达到最小值为221.75 mg/m3(标准状况下),建议在实际运行中维持CCOFA与SOFA配比为64∶112。

600MW超临界机组燃烧调整中SOFA摆角的作用

通过锅炉燃烧调整试验,标定了二次风量、O2含量和排烟温度,进行了SOFA摆角调整对汽温偏差影响的试验,给出了SOFA风水平摆角优化运行的推荐参数。

高速燃尽风射流对NO_(x)与CO协同控制的模拟研究

针对某75 t/h四角切圆煤粉电站锅炉采用深度空气分级脱硝后带来的CO浓度提升问题,提出了高风速燃尽风射流对NO_(x)与CO协同控制的方法.使用计算流体力学(CFD)数值模拟方法,研究了该技术的工作原理以及对火焰燃烧特性的影响.研究结果表明:①对传统空气分级,燃尽风风率从20%增加到40%时,锅炉出口NO_(x)质量浓度从450 mg/m^(3)降低到263 mg/m^(3),同时折烟角处CO质量浓度从15.5 mg/m^(3)增加到428.3 mg/m^(3);②采用高速燃尽风,燃尽风风率为40%,风速提高至82 m/s,可以保证NO_(x)与CO同时有效控制;③高风速对CO燃尽的原因,归因于在炉内形成一个大回流区,此处有氧浓度高、停留时间长、湍流强度高等特点,这些都促进了CO燃尽,模拟也表明高风速燃尽风喷射不影响炉内煤粉燃烧过程.该新工艺的提出与数值模拟研究,对深度空气分级脱硝与CO同时控制的工业应用有一定理论指导意义.

超临界对冲旋流燃烧锅炉低氮改造

为了降低进入SCR(选择性催化还原)装置的NO_x浓度,拟对某电厂600 MW超临界锅炉进行低氮燃烧器改造,在改造前对NO_x排放浓度高的原因进行分析,同时提出3种备选改造方案并进行数值模拟研究,最后确定最优方案,即:保持原来燃烧器数量、位置不变,减小各次风的通流面积(风速不变),使主燃烧器区域过量空气系数为0.85,更换先进的低氮燃烧器,在原来的位于34.724 m标高位置的16只SOFA(分离燃尽风)风口中只保留两侧墙的6只,并在标高39.350 m处布置一层SOFA燃尽风(12个喷口)。改造后进入SCR的NO_x平均质量浓度约为400.7 mg/m^3,与数值模拟计算结果误差为12.8%,说明数值模拟计算结果具有参考意义。

空气垂直分级低氮燃烧调整试验研究

通过试验定量分析了300MW垂直分级燃烧锅炉NOx排放控制中燃料氮的转化,分离燃尽风的布置、燃尽风比例、炉膛过量空气系数、NOx脱除率等参数的关联变化量和变化趋势,给出了垂直分级低氮燃烧中控制量优化调整策略。

600 MW四角切圆锅炉分级燃烧数值模拟与试验研究

针对某电厂600 MW四角切圆锅炉炉膛出口NOx含量高的问题,采用了两级空气分级燃烧技术,并对燃烧特性进行模拟优化与现场试验。结果表明:两级空气分级对燃尽区氧量造成了明显的影响;对锅炉进行燃烧优化调整后,锅炉效率没有降低,飞灰和炉渣含碳量没有增加,烟气在炉膛上部可以较为均匀地混合。

480t/h锅炉空气分级燃烧优化数值模拟

为降低NOx排放,对某电厂480t/h锅炉空气分级燃烧改造数值模拟与优化,研究了分离燃尽风、切圆变化、煤粉细度变化对锅炉炉内温度场、NOx浓度分布和煤粉燃尽率的影响。模拟结果表明:空气分级改造后NOx排放浓度约为250mg/m3,较改造前降低约48%;切圆减小后,煤粉气流偏墙现象明显改善,水冷壁的结渣及高温腐蚀趋势降低;煤粉细度减小以后,煤粉燃尽率提高至97.56%,NOx排放浓度为248mg/m3,略有降低。

低氮燃烧在大比例掺烧焦炉煤气煤粉锅炉上的应用

低氮燃烧技术已经成为燃煤电站锅炉常用脱硝辅助手段,通过分级送入分离式燃尽风,在燃尽区形成NOx控制,以零运行成本实现NOx大幅度减排。由于运行稳定,技术成熟,因此被广泛使用。但对于大比例掺烧焦炉煤气煤粉锅炉而言,焦炉煤气烧嘴布置形式对低氮燃烧影响较大,布置不当会对锅炉运行稳定性和经济性产生不利影响。

切圆锅炉空气分级NO_x生成特性空间分布研究

针对某电厂NOx排放过高的问题,通过对NOx的形成机制以及煤质分析,运用CFD软件模拟锅炉炉内燃烧状况,采用空间分布法分析600MW锅炉深度空气分级燃烧下NOx的生成特性。计算结果表明,空间分布法能够详细的说明NOx生成特性;燃烧器喷口附近区域NOx的生成与还原最为剧烈;挥发分析出速率与焦炭燃尽速率对HCN生成有着重要的影响;HCN与一、二风的混合程度影响了主燃区燃烧器喷口下游燃料型NOx反应速率;燃料型NOx生成速率明显大于热力型NOx生成速率,控制NOx的产生最主要是控制燃料型NOx的生成与还原。分离燃尽风(separated over fired air,SOFA)投入使得主燃烧器区域缺氧程度严重,主燃区NOx整体浓度较低,后期未完全燃烧物质的补燃影响了出口截面NOx浓度;采用SOFA分级能够在保障NOx得到还原的前提下,进一步促进焦炭的燃尽,降低出口烟温和飞灰含碳量。

墙式分离燃尽风对660MW切圆燃烧锅炉烟温偏差影响的数值模拟研究

为研究墙式分离燃尽风(separated over-fire air,SOFA)对切圆燃烧锅炉烟温偏差的影响效果,对1台660MW四角切圆燃烧锅炉开展了多工况炉内流动、燃烧和污染物排放数值模拟,研究了墙式SOFA风率和摆角对锅炉烟温偏差的影响。结果表明:SOFA风量增加,使得炉膛出口烟窗截面温度分布不均匀系数和炉膛出口截面烟温偏差减小,并且有利于降低NO_x排放量,但对煤粉燃尽率影响不大;SOFA喷口水平摆角增大,有利于降低锅炉烟温偏差;SOFA喷口向下摆动,有利于降低锅炉烟温偏差。

燃烧器对冲布置330MW煤粉炉配风数值研究

针对燃烧器对冲布置的330MW煤粉锅炉炉膛内的低氮燃烧问题,建立了三维物理计算模型,采用数值模拟的方法,研究其在180 MW负荷条件下,主燃区风量配比和燃尽层风量占比对NO_x生成的影响规律.模拟结果显示:当主燃区A,D层风量配比α_A/α_D和M,N层燃尽层风量占比β增大时,NO_x的生成趋势线不是线性单调变化的,而是具有最优工况.在本文所给出的计算条件下的最优工况参数是:M,N层燃尽层风量占比为24%,主燃区A,D层风量配比为0.78/0.8.此工况对比之前工况NO_x生成量降低了约20%.

锅炉两段式低NO_x燃烧技术下分离燃尽风风道优化研究

针对低氮燃烧改造中分离燃尽风风道布置不合理导致的低负荷燃尽风风量不足问题,对二次风在风箱内的流动阻力、压力分布情况进行了理论分析,得出燃尽风风道阻力大及炉膛上部风箱压差小于炉膛下部风箱压差是低负荷时燃尽风不足的主要原因。根据分析结果,对上海锅炉厂有限公司高级复合空气分级低NOx燃烧技术的两段式分离燃尽风风道布局进行了优化。方案实施后结果表明:优化后的风道有效地解决了低负荷时燃尽风风量不足问题,可使锅炉在全负荷段实现较低的NOx排放。

脱硝装置入口NO_x质量浓度控制策略

针对火电机组"近零排放"要求,通过变氧量试验、分离燃尽风(SOFA)风门开度试验以及煤种试验,掌握了影响脱硝装置入口NO_x质量浓度的因素,提出了修改氧量控制函数、优化SOFA风门开度、合理搭配煤种等措施,可为同类机组的运行调整提供参考。

基于CFD的空气分级技术应用研究

基于Fluent软件对450 t/h煤粉炉燃烧过程开展数值模拟研究。模拟结果表明,不同主燃区空气占比对炉膛出口的氧量、烟温及NOx质量浓度影响较大,适当降低主燃区空气量可以有效降低炉膛出口NOx排放质量浓度、同时CO体积分数和炉膛出口的排烟温度略有升高。

煤/气混燃锅炉再热汽温偏差调整实验

为了研究混燃高炉煤气对炉膛上部烟气速度偏差的影响,对不同高炉煤气热量混燃比工况进行了数值模拟,得到炉膛上部烟气速度偏差随着高炉煤气热量混燃比的增加而增大。针对混燃高炉煤气引起的再热汽温偏差问题进行了分离燃尽风水平摆角优化调整实验,得到了最佳摆角组合。结果表明:分离燃尽风(SOFA)的1号、2号、3号、4号喷口水平偏转角度依次为–7.5°、+7.5°、+7.5°、–7.5°时,再热汽温偏差由17.10℃降低到了2.55℃,再热汽温为536.4℃,主蒸汽汽温偏差为4.15℃,主蒸汽温度为538.7℃。

末级过热器壁温超限分析

湖北华电襄樊发电有限公司600MW超临界锅炉自投产后，末级过热器管壁温度在锅炉高负荷运行时经常超过报警温度，最高达到620℃以上。采取了调整SOFA燃烧器的水平摆角、上下摆角以及风门开度等措施后，在锅炉满负荷运行时，末级过热器壁温可控制在允许壁温600℃以下。

600MW超超临界墙式切圆锅炉燃烧过程数值模拟

借助计算流体力学软件Fluent,选择合理的数学模型,对一台600 MW超超临界墙式布置切圆燃烧锅炉进行数值模拟,着重研究了墙式切圆锅炉炉内空气动力场,温度场,组分场和不同SOFA(分离燃尽风)风率对墙式切圆燃烧锅炉NOx生成及烟气成分特性的影响。结果表明:炉内切圆形成完整,炉内充满度较好,但切圆形成过大,近壁面温度过高,结渣倾向明显。此结论与实验台上烟雾示踪实验所得结论相符,证明了模拟的可靠性。随着SOFA风率的增加,主燃区氧浓度降低,主燃区NOx生成量减少,在SOFA风率过高条件下,会使燃烧后期NOx生成大大增加,整体NOx排放并不一定低。因此,需要合理优化SOFA风率。

300MW四角切圆锅炉低氮改造关键技术研究与工程实践

针对某电厂1号、2号锅炉NOx排放浓度高的现状,进行了低NOx改造。系统分析了该电厂低氮改造方案,同时对该电厂低氮改造后效果进行了评价。低氮改造采用分隔SOFA(燃尽风)的空气分级方案,具有较高的改造效果;部分二次风采用偏转风技术进行改进,防止水冷壁结渣和高温腐蚀事故的发生,同时有利于防止水冷壁管超温爆管;改造后满负荷下,空预器入口NOx浓度降低了47%,锅炉排烟温度降低了31.8℃,改造取得了圆满的效果。

1000MW双切圆锅炉低氮同轴燃烧系统的模拟分析

以某电厂1 000 MW单炉膛双切圆锅炉为例,分析了炉膛内低氮同轴燃烧系统的流场特性。得到了单炉膛双切圆炉膛内温度、速度等物理量分布,得到了CFS(偏置风)、SOFA(分离燃尽风)对锅炉结渣性、烟温偏差、NO排放等的影响。结果表明:双切圆燃烧方式的烟速偏差小于单切圆燃烧方式;炉膛按温度分热角和冷角;受冷角布置的影响,适中的CFS风速才能形成"风包煤"特性,防止结渣;SOFA反切使受热面热偏差减小,火焰中心上移,NO浓度逐渐增大;SOFA摆角位置应根据受热面安全性、煤质特性、NO排放综合考虑。

燃用易结焦煤锅炉空气分级燃烧试验研究

为降低NOx排放,对480 t/h燃用易结焦煤种锅炉采用加装分离燃尽风(SOFA)与燃料浓淡燃烧器结合技术进行燃烧系统改造试验,研究了分离燃尽风风门开度、位置、摆角及开启层数对煤粉燃尽率与NOx排放的影响。结果表明:SOFA风门55%开度与开启两层SOFA风门时,锅炉NOx排放浓度均可降低到250 mg/Nm3以下,较改造前的550 mg/Nm3降低约55%,减排效果明显;增大燃尽风摆角可小幅降低飞灰含碳量与减小炉膛出口烟温偏差,但NOx排放明显增加。