300MW_e W火焰锅炉应用多次引射分级燃烧技术燃烧特性的模拟

发布时间：2020-09-30 20:04

　　我国是世界上难燃煤(无烟煤和贫煤)储量丰富的国家之一,W火焰锅炉作为燃用难燃煤的主力炉型已得到广泛发展。哈尔滨工业大学研发的多次引射分级燃烧技术由于其在炉膛稳燃、降低NOx和飞灰可燃物等方面表现出较强优势,已逐步得到推广应用。为了更好的设计和优化W火焰锅炉燃烧技术及运行参数,降低NOx和飞灰可燃物,本文以某电厂二期300MW亚临界W火焰锅炉为研究对象,该锅炉目前存在NOx排放高(896~1226mg/m3(6%O2))和飞灰可燃物含量高(8%)的问题,需进行低氮燃烧技术改造。本文借助数值模拟的方法首先研究了不同燃烧技术下炉内燃烧及NOx生成特性,分析了存在问题的原因;其次对该锅炉应用多次引射分级燃烧技术时进行了参数优化研究。将英巴燃烧技术下数值模拟结果与工业试验结果进行对比分析,结果表明模拟值与试验值误差较小,验证了数值模拟模型及网格划分的合理性。不同燃烧技术下研究结果表明:英巴燃烧技术下炉内流场及温度场都略有偏斜,颗粒对前墙侧有冲刷,炉膛出口飞灰可燃物含量和NOx排放量较高,分别为959.80mg/m3(6%O2)和9.47%。某公司燃烧技术下炉膛形成对称流场和温度场,但是拱上气流下射深度较浅,炉膛出口飞灰可燃物含量和NOx排放量相对较高,分别为793.30mg/m3(6%O2)和6.69%。多次引射分级燃烧技术下不同三次风下倾角度研究结果表明:除了三次风倾角为15°外,其余工况在下炉膛形成对称的流场和温度场。随着三次风倾角从15°增大到40°,气流下冲深度越大,浓煤粉气流着火越早,炉膛出口NOx排放先增加后减少,最后有所回升。三次风倾角从15°增加到35°时,炉膛出口飞灰可燃物含量从6.02%下降到4.19%,三次风倾角继续增大到40°时,为4.23%。当三次风倾角为35°时,炉膛出口NOx排放量和飞灰可燃物含量最低;在三次风倾角为35°的基础上,不同二、三次风率研究结果表明:各工况下均在下炉膛形成对称的流场及温度场,炉膛出口飞灰可燃物含量均维持在一个较低的水平,均值4.289%。随着二次风率从30.54%增加到42.54%时,拱上气流下冲深度减小,浓煤粉气流着火距离减小,炉膛出口NOx排放量先减小后增大。当二次风率为36.54%时,炉膛出口NOx排放量较低、飞灰可燃物含量最低,分别为675.92mg/m3(6%O2)和4.19%。综合考虑,在多次引射分级燃烧技术下,推荐三次风下倾角度为35°,二次风率为36.54%,相应的三次风率为21.99%,此时,与原锅炉相比炉膛出口NOx排放量和飞灰可燃物含量分别降低了29.58%和55.76%。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM621.2
【部分图文】：

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图 1-1 炉膛结构及炉内燃烧原理示意图型火焰燃烧组织方式对于燃烧低挥发分煤方面：煤粉气流在拱部二次风和拱下三次高温停留时间较长，促进煤粉的燃尽；前粉气流进行加热，促进了煤粉的着火和稳和侧墙敷设一定面积的卫燃带，使煤粉着和稳燃；拱部二次风和拱下三次风逐级补的同时降低燃烧区域 NOx 的生成[18]。这煤领域有着不可替代的作用，从而使其在炉的分类锅炉由倾角为 25 度的炉拱将炉膛分为上、下炉次风喷口靠近炉膛前后墙布置[10,15]。其配风量比通常为 30%:70%[20]。A、B 层二次C 层二次风为油二次风，拱下的 D、E、

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哈尔滨工业大学工程硕士学位论文风以及下倾的拱下三次风依次携带下射，延长其时间，保证煤粉的高效燃尽。燃烧原理：（a）将拱部二次风分为内、外二次风的时间，从而使浓煤粉气流在缺氧条件下着火度和低氧氛围中的时间，抑制 NOx 的生成；（b拱上二次风率减少，从而使燃烧初期煤粉较长时初期 NOx 的生成；（c）在炉膛喉口处布置燃尽烧，进一步降低 NOx 的生成。渣原理：（a）将弄煤粉气流靠近炉膛中心布置之间一次又内二次风、乏气风和外二次风，直接后墙造成的冲刷，有效避免了炉膛前后墙的结渣；前后墙之间布置外二次风，进一步阻隔浓淡煤粉；（c）在下炉膛前后墙布置下倾三次风，当拱上次风因被压迫而使其沿着冷灰斗壁面下射，有效

工程硕士学位,原结构,网格划分,锅炉

网格划分（4号锅炉原结构）

【参考文献】