FW型W火焰鍋爐高效低NOx燃燒技術(shù)研究.pdf

1、我國(guó)難燃煤占動(dòng)力用煤的40％，是世界上為數(shù)較少難燃煤儲(chǔ)量豐富的國(guó)家之一，W火焰鍋爐作為燃用難燃煤的重要爐型已在我國(guó)得到了很大的發(fā)展，其中應(yīng)用最多的為福斯特惠勒(FW)型 W火焰鍋爐。在實(shí)際運(yùn)行過程中，這種鍋爐存在著燃燒不穩(wěn)、飛灰可燃物含量高、NOx排放量高等問題。本文在國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)的資助下，立足于解決這些問題，一步步的提出了二次風(fēng)下傾技術(shù)、FW型W火焰鍋爐高效燃燒技術(shù)，最后形成了完整的FW型W火焰鍋爐高效低 NOx

2、燃燒技術(shù)。通過冷態(tài)單相空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)、示蹤試驗(yàn)、氣固兩相流動(dòng)特性試驗(yàn)、數(shù)值模擬等手段對(duì)這些技術(shù)的機(jī)理進(jìn)行了深入研究，并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。最后將這些技術(shù)分別應(yīng)用660MW和300MW容量的FW型W火焰鍋爐上，通過工業(yè)試驗(yàn)研究其熱態(tài)工作性能，驗(yàn)證其應(yīng)用效果。
　　首先在1：15縮小的單相及氣固兩相試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)原 FW型 W火焰鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了研究。通過對(duì)E層二次風(fēng)速和拱上淡煤粉氣流百分比的改變，發(fā)現(xiàn)目前狀況下無論運(yùn)行參數(shù)如何調(diào)整，原有鍋

3、爐上拱上一次煤粉氣流始終無法穿透F層二次風(fēng)氣流區(qū)，從而造成煤粉氣流在下爐膛的停留時(shí)間偏短。通過在300MW機(jī)組上的工業(yè)試驗(yàn)研究則可以發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)行時(shí)，燃燒系統(tǒng)運(yùn)行阻力大，著火點(diǎn)遠(yuǎn)離噴口，火焰中心出現(xiàn)在上爐膛，爐內(nèi)溫度分布不合理，飛灰可燃物含量高，NOx排放量高的問題突出。依靠其現(xiàn)有調(diào)整手段，包括對(duì)淡煤粉氣流擋板、二次風(fēng)擋板、消旋葉片位置和油二次風(fēng)擋板的調(diào)節(jié)，能從一定程度上改善燃燒，但無法從根本上解決問題；
　　針對(duì)上述問題，提出了二

4、次風(fēng)下傾技術(shù)，同樣進(jìn)行了冷態(tài)單相和氣固兩相的試驗(yàn)研究。無論從冷態(tài)單相還是氣固兩相試驗(yàn)結(jié)果來看，隨著F層二次風(fēng)下傾角度增加，濃煤粉氣流在爐內(nèi)達(dá)到的下沖深度和F層氣流區(qū)域的湍流強(qiáng)度均增加。綜合考慮煤粉形成和壁面結(jié)渣的問題，可將 F層二次風(fēng)角度設(shè)為25°。在300MW機(jī)組鍋爐上應(yīng)用二次風(fēng)下傾技術(shù)，發(fā)現(xiàn) F層二次風(fēng)下傾后，NOx排放由2101mg/m3降至1926mg/m3（折算氧量6%），飛灰可燃物含量從7.84%降至4.91%，鍋爐效率由9

5、1.08%提高到93.25%。
　　在二次風(fēng)下傾技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起 FW型 W火焰鍋爐高效燃燒技術(shù)。在冷態(tài)單相模化試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了將淡煤粉氣流通過后半個(gè)油二次風(fēng)噴口通入爐膛的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)淡煤粉氣流位置的改變不會(huì)對(duì)爐膛里的氣流流動(dòng)狀況產(chǎn)生本質(zhì)上的影響。將 FW型 W火焰鍋爐高效燃燒技術(shù)應(yīng)用于660MW機(jī)組鍋爐后，燃燒系統(tǒng)阻力由原來的3734Pa降為1692Pa，排煙溫度由136℃降為124℃，飛灰可燃物含量由原來的9.55降低到3.82，

6、鍋爐效率從84.54%增大至92.17%，燃燒時(shí)可摻燒無煙煤比例大幅上升。但同時(shí)發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)對(duì)抑制 NOx生成無能為力。
　　在高效燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)鍋爐進(jìn)行低NOx改造，提出了FW型W火焰鍋爐高效低 NOx燃燒技術(shù)。冷態(tài)單相試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著 OFA風(fēng)率的增加，下爐膛一次風(fēng)射流衰減變慢，穿透深度增加，煤粉行程增大。利用示蹤試驗(yàn)的方法，在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)臺(tái)上研究了不同風(fēng)率、不同擺放角度和不同噴口結(jié)構(gòu)下，OFA氣流在 W火焰上爐膛

7、內(nèi)的流動(dòng)特性，最終確定：OFA風(fēng)率需至少在20%以上，OFA噴口傾角選在30°，噴口結(jié)構(gòu)的選擇可采用內(nèi)直流外旋流OFA噴口，外層旋流部分噴口所安裝的葉片應(yīng)選用彎曲葉片。在氣固兩相試驗(yàn)臺(tái)上的試驗(yàn)也表明，OFA噴口傾角也應(yīng)選在30°。對(duì) FW型 W火焰鍋爐流動(dòng)燃燒進(jìn)行數(shù)值預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用FW型 W火焰鍋爐高效低 NOx燃燒技術(shù)后，鍋爐性能優(yōu)于原鍋爐狀態(tài)。在300MW的W火焰鍋爐上進(jìn)行了FW型W火焰鍋爐高效低 NOx燃燒技術(shù)的應(yīng)用。盡管 OFA