風(fēng)量配比對(duì)600MW超臨界W火焰鍋爐燃燒特性影響的研究.pdf

1、近年來(lái)世界各國(guó)越來(lái)越重視無(wú)煙煤的利用，W火焰鍋爐在燃用無(wú)煙煤方面有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，多次引射分級(jí)燃燒技術(shù)作為一種擁有國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的W火焰鍋爐燃燒技術(shù)，研究和應(yīng)用潛力巨大。本文以采用該技術(shù)的國(guó)內(nèi)某電廠600MW超臨界W火焰鍋爐為研究對(duì)象，在拱上燃燒器采用集中布置的前提下，應(yīng)用FLUENT14.5軟件數(shù)值模擬研究了不同風(fēng)量配比和拱上燃燒器傾斜角度對(duì)爐內(nèi)燃燒和NOx排放特性的影響。
　　首先，本文研究了內(nèi)外二次風(fēng)風(fēng)量配比分別為0:10、

2、4:6、5:5、6:4和10:0時(shí)爐內(nèi)流動(dòng)及NOx生成特性。當(dāng)內(nèi)外二次風(fēng)風(fēng)量配比由0:10變化到10:0時(shí)，爐內(nèi)流場(chǎng)對(duì)稱性變化較大，拱上煤粉氣流的爐內(nèi)行程先縮短后逐漸變長(zhǎng)；內(nèi)外二次風(fēng)風(fēng)量配比為4:6和10:0時(shí)，爐內(nèi)流場(chǎng)明顯偏斜，容易引發(fā)爐內(nèi)水冷壁偏燒的情況；隨著內(nèi)外二次風(fēng)風(fēng)量配比由0:10增大至10:0，爐膛出口排煙溫度逐漸下降，氧量濃度在逐漸增大，NOx濃度值變化較大。在冷灰斗處氧氣含量先升高后逐漸降低，內(nèi)外二次風(fēng)風(fēng)量配比為5:5時(shí)

3、，冷灰斗中下部區(qū)域的氧氣含量最高。因此選取5:5為最佳內(nèi)外二次風(fēng)風(fēng)量配比。
　　其次，本文研究了不同二、三次風(fēng)配比下?tīng)t內(nèi)燃燒和NOx生成特性。假定二、三次風(fēng)風(fēng)率之和保持63.75％不變，將二次風(fēng)風(fēng)率分別改變?yōu)?9.16%、27.38%、33.64%、42.36%以及51.30%。當(dāng)二次風(fēng)風(fēng)率為19.16%時(shí)，爐內(nèi)流場(chǎng)容易發(fā)生偏斜；隨著二次風(fēng)風(fēng)率從19.16%增大至51.30%，爐內(nèi)流場(chǎng)對(duì)稱性慢慢變好，拱上煤粉顆粒的下射行程逐漸變長(zhǎng)

4、，爐膛火焰中心向下偏移，鍋爐尾部排煙溫度下降，氧氣含量也在逐漸減小，NOx濃度從1290.4mg/m3逐漸減小至1040.6mg/m3（折合氧量為6%，下同）。但二次風(fēng)風(fēng)率過(guò)大為51.30%時(shí)，爐膛的火焰中心過(guò)低，容易造成冷灰斗燒損以及產(chǎn)生熱疲勞現(xiàn)象。綜上所述，選取42.36%為最佳二次風(fēng)風(fēng)率。
　　然后，本文研究了拱上燃燒器傾角分別為0°、5°、10°、15°和20°下?tīng)t內(nèi)流動(dòng)及燃燒特性。隨著拱上燃燒器傾角逐漸增大，爐內(nèi)流場(chǎng)對(duì)稱

5、性良好，但溫度場(chǎng)對(duì)稱性會(huì)逐漸變差，一次風(fēng)和二次風(fēng)對(duì)前后墻的沖刷作用逐漸增強(qiáng)。拱上燃燒器傾角由0°增大至20°時(shí)，煤粉氣流的爐內(nèi)下沖深度明顯縮短，拱下氣流拐點(diǎn)距濃相噴口高度由17m減小至7.5m，這在一定程度上緩解了冷灰斗超溫問(wèn)題，但同時(shí)火焰中心向上偏移致使?fàn)t膛出口煙氣溫度偏高。隨著拱上燃燒器角度逐漸增大，上爐膛氧氣濃度在逐漸減小，鍋爐出口處NOx濃度值從889.1mg/m3逐漸增大到1220.6mg/m3。綜合考慮，推薦拱上燃燒器傾角為

6、5°，建議不要大于10°。
　　最后，在上述確定的內(nèi)外二次風(fēng)風(fēng)量配比、二次風(fēng)風(fēng)率和拱上燃燒器傾角的優(yōu)化參數(shù)下，煤粉氣流可以下射到冷灰斗中上部區(qū)域，爐內(nèi)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及組分濃度場(chǎng)對(duì)稱性良好。鍋爐的火焰中心位于下?tīng)t膛中下部以及冷灰斗中上部區(qū)域，前后墻處水冷壁附近溫度較低，同時(shí)這一位置處氧量濃度較高，能夠減弱該處水冷壁高溫腐蝕和結(jié)渣的隱患。優(yōu)化參數(shù)下?tīng)t膛出口排煙溫度為1615.1K，氧量濃度為1.41%，NOx排放值為918.4mg/m