600MW前后墙旋流对冲锅炉燃烧优化数值模拟

发布时间：2020-08-28 18:35

　　采用对冲燃烧方式的锅炉煤种适应性强、炉内火焰充满度较好等,因此在燃煤电厂得到广泛应用,在实际运行中,二次风箱燃烧器流量分配不均、燃烧器运行参数不合理以及锅炉运行参数不合理会对锅炉热效率以及污染物排放造成较大的影响。本文采用数值模拟方法,对一台600MW前后墙对冲煤粉燃烧锅炉进行燃烧优化数值模拟研究,为锅炉机组的正常运行提供科学的指导和建议。根据实际的锅炉结构与尺寸,分别建立单层风箱、旋流燃烧器以及全炉膛的几何与数学模型,对锅炉基准工况进行燃烧数值模拟,速度分布、温度分布与各组分浓度分布都较为合理,出口参数的模拟结果与实际测量结果的误差均小于10%。对单层风箱流动特性及优化进行数值模拟研究,同一燃烧器二次风风门开度下,各燃烧器的流量呈现出一定的不均匀与偏差特性;随着二次风风门开度减小,各燃烧器之间流量的不均匀性和偏差增大。适当减小中间及中间两侧燃烧器二次风风门开度,各燃烧器的流量偏差减小,流量分配更加均匀。对新型低NO_x旋流燃烧器进行参数优化数值模拟研究,适当增加直流二次风风量,有利于降低NO_x生成量,直流二次风风量过大,NO_x生成量升高。适当增大三、四次风的旋流角度,会延迟了三、四次风与煤粉混合,可有效降低NO_x生成量,旋流角度过大,燃尽率迅速下降,NO_x生成量升高。综合各个因素,燃烧器在基准工况风率、旋流角度为35°~40°下运行较优。对600MW前后墙对冲燃烧锅炉进行煤粉燃烧数值模拟研究,增大燃尽风风率,燃烧器区域的温度水平降低、CO浓度水平升高,炉内NO_x浓度水平明显降低;当燃尽风风率一定时,增大下层燃尽风风量,在下层燃尽风区域的NO_x浓度水平明显升高。在倒宝塔配风方式下,炉内CO浓度较高,NO_x浓度水平较低,正宝塔配风方式与之相反,均等配风方式下煤粉燃尽率较高。综合考虑,锅炉在均等配风方式下运行,可以较好的实现高效低污染燃烧。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM621.2
【部分图文】：

对冲燃烧锅炉,电厂

厂 600MW 超超临界前后墙旋流对冲燃烧锅炉，在实际运行过程中存在层风箱各燃烧器流量分配不均匀；燃烧器烧损严重、燃烧器二次风喷口；炉膛主燃区缺氧严重、燃烧滞后，水冷壁侧墙 CO 含量较高、可达到烟温高、出口氧量偏差大、炉膛掉焦等，降低了锅炉热效率，严重影响常运行，如图 1.2 所示，因此对锅炉机组进行优化运行的研究是很有必要（a）二次风喷口鼓包现象

示意图,旋流燃烧器,示意图,二次风

（a）前墙（b）后墙图 2.1 旋流燃烧器布置示意图采用的低 NOx轴向旋流燃烧器（LNASB）是由英国 Mitsui Babcock 公司设计研发制造的，燃烧器结构较为简单，如图 2.2 所示，主要是由一些把燃烧空气分隔成若干个独立通道的同心套管所组成，从中心向外侧依次为中心风管、一次风管、二次风管、三次风管、四次风管，燃烧器中心适当的中心风是用于稳定油火焰，防止油火焰冲到燃烧器风管上；煤粉是通过一次风进入炉膛，期间经过一次风管出口处浓缩装置，之后将浓缩的煤粉气流射入炉膛；二次风是直流风，三、四次风是旋流风，二、三、四次风都是用于补充在燃烧器区域煤粉燃烧所需的氧量，锅炉的二次风箱提供了燃烧器的二、三、四次风与中心风，燃烧器的风门入口在二次风箱内，燃烧器最外层的二次风挡板可以调节进入燃烧器的二次风总风量（包含二、三、四次风），二、三次风可以通过调节各自的风门挡板开度来调节进入的风量，四次风没有设置单独的风门挡板，进入四次风风管的流量通过调节二、三次风风门开度以及最外侧总二次风开度来

燃尽风,风道,层燃,煤质分析

（a）单层燃尽风风道元素分析 (%)（b）两层燃尽风风道图 2.3 改造前后的燃尽风风道图 2.4 燃尽风燃烧器的结构示意图表 2.1 煤质分析工业分析 (%)层燃尽风风道

【参考文献】