Modeling and Simulation Study on Reverse Swirl of Secondary Air in Large Tangentially Fired Boiler

Based on the porosity method and the improved non uniform QUICK scheme, this paper describes a three dimensional computer simulation to predict the flow characteristics in a tangentially fired boiler. The model is applied to a 600?MW boiler modeling under different operating conditions of reverse swirl of secondary air. The numerical results achieve reasonable agreement with experimental data. The calculated results of flow field, the pressure distribution, the relative diameter of tangential circle, angular momentum flux in furnace and the velocity distribution index in horizontal gas pass are analyzed in detail. And then the effects of the reverse swirl of secondary air on flue gas imbalance are discussed. Finally a reasonable operating condition of the reverse swirl of secondary air is presented.

贴壁风对300MW锅炉炉内燃烧影响的研究

为了防止燃烧器下流水冷壁发生高温腐蚀现象,在主燃区上部布置二次风喷口两侧布置贴壁风。利用流体仿真软件,对锅炉贴壁风工况下的炉内速度、温度及组分分布进行了数值模拟计算,重点分析贴壁风对切圆、侧壁区还原性气氛的影响。结果表明,贴壁风扩大了水冷壁区域的氧气覆盖范围,提高了氧气的浓度,降低了还原性气氛的浓度。贴壁风引入后速度场分布无明显变化,对燃烧无明显影响。

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.

二次风反切对大容量切向燃烧锅炉烟气偏差影响的数值研究

在发展一个三维计算程序的基础上研究了二次风反切对大容量切向燃烧锅炉烟气偏差的影响。数值模型应用在一个不同二次风反切工况下的 6 0 0MW切向燃烧炉。模型采用空度方法以较好地模拟复杂的屏式过热器结构 ,采用修正的非均分QUICK格式以有效减小伪扩散的影响 ,采用标准k ε模型来处理湍流。计算结果与试验数据吻合较好。模拟结果表明 ,烟气偏差成因于炉膛出口的残余旋转 ;二次风反切在一定程度上能有效地削弱炉膛出口的残余旋转 ,从而降低水平烟道的烟温偏差 ;但是过量反切可能会破坏炉内流场 ,并可能加大烟温偏差。因此必须优化反切角度与反切动量流率。该文认为合理的反切方式应该是无量纲准则数XJ为 1左右时的配风工况。

600MW超超临界锅炉墙式切圆燃烧系统的特点及性能分析

对某电厂600 MW超超临界燃煤锅炉墙式切圆燃烧系统的特点进行了分析,并通过变O2体积分数、变二次风配风方式、变OFA、变AA和变油枪风等试验对其进行了性能优化研究.结果表明:锅炉飞灰含碳量较高,但通过高O2体积分数运行、开大OFA和设置合理的二次风配风方式及AA风开度,可有效降低飞灰含碳量;油枪风对NOx排放影响最大,通过关小油枪风开度,可有效降低NOx排放;优化后的锅炉各主要性能参数均达到或优于设计值.

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.

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.

偏转二次风对炉内结渣的影响

从四角切向燃烧炉内空气动力工况及运行参数方面分析炉膛结渣的原因,并具体结合125MW、660MW锅炉燃烧器的设计特点,利用数值模拟计算及现场试验方法,研究了偏转二次风对炉内结渣的影响。研究结果说明:偏转二次风的角度应控制在15°以内。

四角切圆燃烧锅炉主、再热蒸汽汽温偏差和管壁超温的分析及处理

对A电厂660MW机组和B电厂680MW机组四角切圆燃烧锅炉采用调整燃尽风水平摆角方法解决锅炉主、再热蒸汽温度偏差和管壁超温的措施进行试验。结果表明,调整燃尽风水平摆角改变了燃尽风的切圆大小,进而改变了烟气流在出炉膛时的流场分布。A电厂6号机组和B电厂5号机组调整AA风摆角后,两侧主蒸汽温度差消除,过热器壁温降低,且不再超温。

周界风对煤粉锅炉结渣特性影响的数值模拟

针对某超临界600MW机组四角切圆燃烧锅炉燃烧器区域存在的严重结渣问题,借助Fluent软件对其燃烧过程进行了模拟。结果表明:结渣位于沿射流方向靠近喷口处,结渣的主要原因为该处氧含量低,烟气温度高于入炉煤的灰软化温度(ST);当周界风风速调整至60m/s时,各横截面结渣处温度均低于灰软化温度,可以解决锅炉结渣问题,提高锅炉运行的安全性和经济性。

某700MW切圆燃烧机组低氮燃烧贴壁风系统数值计算与应用分析

针对某2′700MW超临界四角切圆锅炉高温腐蚀问题,提出了加装贴壁风系统及低NOx燃烧优化改造方案,并通过对改造方案满负荷炉膛燃烧状态进行一系列数值计算,以及对主燃区近壁O2、CO、H2S等组分和烟气温度分布进行分析。结果显示,增加2层/8只反切布置贴壁风喷口后,上层燃烧器至还原区上部近壁O2浓度显著增加,CO、H2S浓度明显下降,烟气温度降低。贴壁风系统可以有效防治还原区侧墙水冷壁高温腐蚀。结合改后的现场调整试验,分析发现贴壁风可以改善炉膛出口烟气温度分布,降低左右两侧烟气温度偏差,对于四角切圆锅炉水平烟道对流过热面安全运行具有重要意义。增加贴壁风后,锅炉在保证经济性的条件下,可以提高锅炉运行的安全性和环保性。

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.

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。

煤粉浓淡空气分级燃烧过程的数值模拟

采用Fluent 6.3软件,对1台400 t/h四角切圆燃煤锅炉内的煤粉浓淡、空气分级及两者联用等3种燃烧过程进行了数值模拟,分析了煤粉浓淡比对炉内NOx和煤烟生成的影响.结果表明：与原始工况相比,仅采用煤粉浓淡燃烧时,NOx的生成量降低12.6%,但煤烟生成量会增加.当联合使用煤粉浓淡与空气分级燃烧时,随着煤粉浓淡比的增大,NOx生成量逐渐减少,当浓淡比值大于5时,NOx生成量的降低幅度趋于平缓;煤烟生成量随着煤粉浓淡比的增大先减少后增加,当煤粉浓淡比为3~5时,煤烟生成量最少.在两者联用条件下,NOx生成量的降幅可达27.6%,同时煤烟生成量也有所下降,这对锅炉的优化改造有一定的指导作用.

四角切圆锅炉同轴燃烧系统空气动力特性的研究

对300MW四角切圆煤粉锅炉采用低NOx同轴燃烧系统时炉内流场及燃烧器区域浓度场进行了冷态模化试验研究。分析了当二次风偏置角度、二次风与一次风动压比、燃尽风比率及燃尽风布置方式变化时,对炉内气流相对切圆直径、旋转动量流率矩、湍动度、一二次风混合、燃尽风穿透力等的影响,进而分析了对锅炉工作的影响。

锅炉燃用褐煤一次风率变化对切圆的影响

为满足燃用褐煤的四角切圆燃烧锅炉中速磨煤机制粉系统的干燥出力,必须增加磨煤机一次风量。运用Tascflow软件分析燃用高水分褐煤的四角切圆燃烧锅炉中速磨煤机制粉系统在一次风率升高的情况下,炉内切圆相对直径的变化规律。结果表明,一次风率由25%提高到45%时,炉膛内切圆相对直径由0.5逐渐增大到0.75,可能导致炉墙结焦。为此,在增大一次风率的同时,将一次风速由18 m/s升至30m/s以上,甚至达到35m/s,在满足燃用高水分褐煤四角切圆燃烧锅炉中速磨煤机制粉系统干燥出力的同时,减小切圆相对直径,使炉膛内具有良好的燃烧动力场。

600 MW机组锅炉水平烟道气流特性试验

以某厂600MW四角切圆燃烧锅炉为原型建立试验台,在1∶20的模型上对炉膛上部、屏区烟道的气流流动进行了冷态试验研究,测量了锅炉水平烟道的速度偏差,得出不同工况下水平烟道流场的分布情况,分析了屏区气流偏差形成的原因,得出四角切圆锅炉出口气流的残余旋转是造成锅炉屏区气流偏差的主要原因,为降低炉内气流偏差提供了理论依据.

超超临界1000MW机组锅炉运行参数控制研究

通过对某超超临界1 000 MW机组锅炉运行参数的控制试验,介绍其控制要点以及锅炉主要运行参数随负荷的变化情况。试验表明,风煤比随负荷增加略有降低,在负荷较大时一次风压随负荷增加提高,过热器压降及再热器压降随负荷的增加而增加,水煤比随负荷的变化主要受控于过热蒸汽温度,在达到临界压力之前控制汽水分离器出口蒸汽过热度在30℃以下,在机组750 MW负荷以上控制汽水分离器出口蒸汽过热度在40℃左右。

水平浓淡风煤粉燃烧技术在1025t/h贫煤锅炉上的应用

为解决青岛发电厂两台 10 2 5t/h贫煤燃烧锅炉严重的水冷壁高温腐蚀问题 ,提高其低负荷稳燃性能和降低NOx 排放的要求 ,采用摆动式水平浓淡风煤粉燃烧器对锅炉进行了技术改造。经改造后一年多的工程应用实践和多次性能试验 ,得到 :①燃烧稳定性大幅度提高 ,在燃用Vad=12 .2 1% ,Aad=2 6 .14%的贫煤时 ,可在 5 0 %负荷 (ECR工况 )下断油稳燃。②锅炉效率有较大提高 ,在 2 40～ 30 0MW负荷时的锅炉效率达 92 .9%。③锅炉炉膛原水冷壁高温腐蚀区域壁面O2≥ 2 .0 % ,高温腐蚀可以得到控制。④锅炉NOx 排放量在2 40MW～ 30 0MW负荷下为 6 2 7～ 76 8mg/Nm3(O2 =6 .0 % ) ,为国内燃用贫煤同类机组的最好水平。⑤运行一年 ,因为节煤、节油并解决了高温腐蚀问题为电厂带来的直接经济效益约 2 0 0 0万元。总的来说 ,该燃烧技术实现了针对低挥发煤种的高效、稳燃、低污染、防止结渣和防止高温腐蚀等综合效果 ,给电厂带来了巨大的经济效益。

600MW机组锅炉空气分级低NO_x燃烧数值模拟

某600MW机组四角切圆锅炉在满负荷运行方式下NOx排放浓度约400mg/m3,不能满足国家对电站锅炉NOx减排的要求。对此,采用高级复合式空气分级低NOx燃烧技术和炉膛布置相匹配的方法,降低NOx排放量。同时,以数值模拟软件FLUENT为工具,采用k-ε双方程模型,对燃烧器拟改进结构与原始结构锅炉煤粉燃烧过程和NOx生成特性进行模拟并对比。结果表明:采用空气分级燃烧后,炉膛温度场、速度场以及CO、O2的排放量均有相应的变化,且NOx排放量大大降低;数值模拟结果和试验结果的计算误差在5%以内,可准确预测燃烧器改进后NOx生成与排放量,为燃烧器的改造提供一定的理论依据。