模拟掺烧烟煤与褐煤对350MW W火焰锅炉燃烧特性的影响

发布时间：2020-07-07 11:07

【摘要】：本文以应用多次引射分级燃烧技术的350MW超临界W火焰锅炉为研究对象,借助数值模拟研究无烟煤分别与烟煤及褐煤进行炉内掺烧的着火、燃尽、NOx排放等特性,为W火焰锅炉分磨制煤、炉内掺烧的混煤掺烧方式提供理论分析和技术参考。将该锅炉230MW负荷下的无烟煤工业试验测得的着火距离和数值模拟得到的拱上浓煤粉气流的着火距离进行对比,结果表明模拟值与试验值相差较小,从而验证了所选用模型的合理性。研究了无烟煤与烟煤不同配比及配磨方式下炉内燃烧及NOx生成特性。通过对相同无烟煤与烟煤配比下不同配磨方式的炉内燃烧特性及炉膛出口参数对比,选出最优的烟煤配磨方式。当无烟煤与烟煤进行3:1比例掺烧时,烟煤输送到外侧燃烧器。当无烟煤与烟煤进行1:1 比例掺烧时,烟煤输送前后墙相对的燃烧器中,且靠近侧墙。当无烟煤与烟煤进行1:3比例掺烧时,无烟煤输送到外侧燃烧器。通过不同烟煤配比下最优配磨方式的对比得到,当烟煤掺烧比例从0增加到75%时,可将炉膛出口的NOx排放浓度由681.3mg/m3(02=6%)逐渐降低至477.2 mg/m3(O2=6%),飞灰可燃物含量由5.49%逐渐降低至1.45%。在不同掺烧比工况中,难燃无烟煤浓煤粉气流的着火距离在1.28m～1.64m之间波动,而易燃烟煤的浓煤粉气流的着火距离在0.68m～0.72m之间。研究了无烟煤与褐煤不同配比及配磨方式下炉内燃烧及NOx生成特性。通过对相同混煤配比下不同配磨方式的燃烧特性及炉膛出口参数对比,选出最优的配磨方式。当无烟煤与褐煤进行3:1比例掺烧时,将褐煤输送到外侧燃烧器。当无烟煤与褐煤进行1:1比例掺烧时,将褐煤输送到前后墙上相互交错的燃烧器。当无烟煤与褐煤进行1:3比例掺烧时,将无烟煤输送到外侧燃烧器。通过不同配比下的最优配磨方式的对比得到,当褐煤掺烧比例从0增加到75%时,炉膛出口NOx排放浓度由681.3mg/m3(O2=6%)逐渐降低至440.7mg/m3(O2=6%),但是飞灰可燃物含量呈现出先降低后升高的趋势,在褐煤掺烧比例为25%时可实现3.14%的最低飞灰可燃物含量。当褐煤掺烧比例超过50%时,过多的水分会影响煤粉的燃尽,使飞灰可燃物含量显著升高,严重影响锅炉的燃烧效率。综合考虑,在该锅炉机组上进行无烟煤与烟煤的炉内掺烧试验时,可以进行烟煤配比为25%～75%之间掺烧试验;在进行无烟煤与褐煤的炉内掺烧试验时,应将褐煤的掺烧比例控制在25%以内。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM621.2
【图文】：

燃烧系统,超临界,锅炉炉膛,结构尺寸

逦哈尔滨工业大学工程硕士学位论文逦逡逑第２章锅炉概况及模拟方法逡逑２．１锅炉概况逡逑本文研宄的对象为一台３５０ＭＷ超临界Ｗ火焰锅炉，该锅炉为世界首台逡逑３５０ＭＷ超临界Ｗ火焰锅炉。锅炉的主要设计参数如表２－１所示。采用４台双逡逑进双出钢球磨正压直吹式制粉系统，设计煤粉细度Ｒ９０为６％，煤粉均匀性系逡逑数ｎ＝ｌ．１５。燃烧系统采用多次引射分级燃烧技术，炉膛结构及燃烧系统如图２－逡逑１所示：在拱上布置直流缝隙式燃烧器，利用旋风筒煤粉浓缩器对一次风煤粉气逡逑流进行浓淡分离，在前后拱上各均匀布置８支燃烧器，每台磨煤机对应４个燃逡逑烧器，每个燃烧器中的浓煤粉气流喷口、内二次风喷口、淡煤粉气流喷口和外逡逑ｎ逦｜厂逦彻墙逦￣邋＾逡逑

锅炉图,配磨,燃烧器,锅炉

哈尔囊工Ａ大氧￡＾岕娜位论文逡逑二次风喷？均由炉膛中心到前后墙依次布置；在喉口附近布置直流燃尽风喷口Ｉ逡逑在前启墙下部设有阵列布置的三次风喷口，与拱上各组燃烧器相对应。图２－２所逡逑示为燃烧器的配磨方式，锅炉设计煤质为无烟煤，燃烧系统设计参数如表２－２所逡逑示，煤质参数如表２－３所示，所研宄的混煤煤质分析如表图２－４所示，其中的逡逑无烟煤为电站目前实际用煤。逡逑后墙逡逑／邋Ｂ１邋Ａ１邋Ｂ２邋Ａ２邋Ｉ邋Ｃ２邋Ｄ２邋Ｃｌ邋Ｄ１邋＼逡逑／逦逦邋逦邋逦邋逦Ｉ逦邋逦邋逦邋逦邋＼逡逑丨逦Ｉ逡逑Ｉ逡逑Ｉ逡逑Ｉ逡逑；逦Ｊ逦逦逡逑Ｄ３邋Ｃａｊ邋Ｄ４邋因邋ｊ邋Ａ４邋Ｂ４邋Ａ３邋｜ｂ３逡逑ｉｔｓ逡逑图２－２燃烧器的配磨方式逡逑表２－１锅炉盒要设计＃数逡逑逦逦单位逦Ｂ－ＭＣＲ逦ＢＲＬ逦逡逑＇逦Ａ蒸汽嫌量逦ｔ／ｈ逦Ｕ５０逦１０６０逡逑ni蒸汽温度逦Ｖ逦５７１逦５７１逡逑食蒸１气违力逦ＭＰａ（ｇ）逦２５．４逦２５．２８逡逑再热器进Ｈ压力逦ＭＰａ（ｇ）逦４．４８逦４．２４逡逑爵热器进口温虔逦Ｖ逦３２３．９逦３１８．１逡逑再热器出Ｂ压：力逦ＭＰａ（ｇ）逦４．３７逦４．０９逡逑再热器出口温度逦ｒ逦５６９逦５６９逡逑再热蒸汽流量逦ｔ／ｈ逦９３５．２逦８８６．８３逡逑给水温度，逦Ｖ逦２８４．７逦２８１逦逡逑注：（１）压力单位中“ｇ”表示表．压。“ａ”表示绝对压（以下均同）。逡逑（２）

粒径分布,褐煤,烟煤,热力

逦哈尔滨工业大学工程硕士学位论文逦逡逑煤Ｅｈ邋Ｅ２邋分别取邋８５．４９ｋＪ／ｍｏｌ、ｔｎ．２７ｋＪ／ｍｏｌ，邋Ａｉ、Ａ２分别取邋２．７６４Ｘ１０５Ｓ－１、逡逑２．７４１Ｘ邋１０Ｖ１；对于烟煤Ｅｉ、Ｅ２邋分别取邋６１．１７ｋＪ／ｍｏｌ、１０７．７２ｋＪ／ｍｏｌ，邋Ａｉ、Ａ２逡逑分别取邋３．８６２Ｘ邋ｌＯＹ１、２．７２９Ｘ邋１０Ｖ１；对于褐煤［６２】，Ｅｉ、Ｅ２分别取邋２３．８４ｋＪ／ｍｏｌ、逡逑８５．０１ｋＪ／ｍｏｌ，Ａｉ、Ａ２邋分别取１．２９６Ｘ１０Ｖ１。为控制单一变量，逡逑掺烧的烟煤及褐煤与无烟煤粒径分布一致，煤粉颗粒的粒径分布遵守Ｒｏｓｉｎ－逡逑Ｒａｍｍｌｅｒ公式，最小直径、最大直径和平均直径分别为１０ｐｍ、２５０邋ｐｍ和５６逡逑Ｗｍ，分布指数ｎ＝Ｌ１５。逡逑ＮＱｒ时燃煤锅炉的主要污染物之一。ＮＱｒ的生成路径有三种，分别是热力逡逑型ＮＯ．ｒ、燃料型ＮＯ＿ｖ和快速性ＮＯ．ｖ。热力型ＮＯ．、？的形成采用广义的Ｚｅｌｄｏｖｉｃｈ逡逑机理［６３］。燃料型ＮＯ．ｖ是由燃料中Ｎ元素转化而成的［６４１快速性ＮＯ．ｖ在煤粉燃逡逑烧过程中的生成量非常少，因此本课题不考虑快速性ＮＯ，的生成。在炉膛中，逡逑ＮＯ．ｖ的浓度相较于其他组分的浓度极低，所以懫用后处理的方法计算＾逡逑２．３网格划分及边界条件设定逡逑

【参考文献】