燃尽风对燃气锅炉燃烧特性影响的模拟研究
发布时间：2021-03-25 18:22
针对某台额定蒸发量为75 t/hπ型燃气锅炉NOx排放量较高的问题,在过量空气系数为1.2的条件下,采用空气分级低氮燃烧方式对其进行改造,在燃气流量一定的条件下分别对原工况以及5种不同燃尽风风量改造方案下炉内温度分布、氧气及NOx质量浓度分布进行数值模拟,确定了较优的燃尽风风量占比。结果表明:在NOx质量浓度最高的区域添加燃尽风,新鲜冷空气加入明显降低了炉膛内高温区域的平均温度,有利于降低NOx的生成;综合考虑炉膛内温度分布及出口截面NOx排放质量浓度,燃尽风风量占比为10%的改造方案较优。
【文章来源】：热能动力工程. 2020,35(07)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
炉膛物理模型
由图2可以看出,随着燃尽风的添加以及燃尽风风量的变化,炉膛内温度场发生了改变。在α=0的情况下,炉膛的高温区出现在靠近后墙的上方区域(折焰角下部),因此将燃尽风喷口设置在此位置。燃尽风通过喷口进入炉膛内部,冷空气的直接加入会降低原高温区的平均温度,降温的幅度和范围随着燃尽风风量的增加而扩大。工况3(α=10%)中的炉膛温度分布更加均匀,燃尽风的添加使得原本靠近炉膛后墙的高温区域向前墙偏移。在工况4(α=15%)下,燃烧器区域过量空气系数接近1,达到理论完全燃烧状态,提高了火焰和烟气在炉膛中的充满度,所以相比于工况3,高温区域面积有所增加。图3为不同工况下炉膛水平截面的烟气平均温度随炉膛高度的变化。第1层燃烧器下部区域的炉膛截面平均温度,工况1和工况2相比于工况3～工况6有较大不同,原因是前两个工况一次风量过量空气系数偏离理论完全燃烧过量空气系数1.0较大。工况3～工况6的曲线变化趋势基本一致:总体上是沿高度的增加快速升高,在9.2 m处达到一个温度峰值,这是由于第一层燃烧器区燃气的旺盛燃烧产生的。随着热烟气不断向壁面传递热量,截面的平均温度随着高度增加逐渐降低。炉膛平均温度在11 m处又达到了一个温度峰值,这是由第二层燃烧器区燃气的旺盛燃烧产生的温度峰值。新鲜空气通过第二层燃烧器上方2 m处的燃尽风口喷入炉膛,进一步让未燃尽的燃气进行燃烧,由于本身新鲜空气的温度较低,所以工况3～工况6在14 m处的截面平均温度均有明显下降。
通过对图2和图3分析得出,改变燃尽风风量对炉内温度场分布的影响较大,对炉膛出口烟气平均温度的影响较小。随着燃尽风的添加,炉内燃烧中心开始由后墙向前墙移动,此时燃烧核心区域移动到炉膛中间,保证了锅炉的效率和安全性。在工况6,燃烧中心变成零散的燃烧高温区域。这些零散的高温区域使得受热面吸热量减少,同时受热面金属容易发生被烧坏的可能,对锅炉的经济性和安全性产生不利影响。3.2 炉内氧气质量浓度分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]中小型燃气锅炉NOx源头控制及低氮燃烧技术研究进展[J]. 刘少林,吴金星,倪硕,杨禹坤. 工业锅炉. 2017(05)
[2]燃尽风配风率对炉膛出口烟气温度的影响[J]. 曹乘雀,丁士发,施鸿飞. 动力工程学报. 2017(08)
[3]燃尽风技术在燃气工业锅炉上的应用[J]. 徐志斌. 工业锅炉. 2016(03)
[4]燃尽风位置高度对NOx生成的影响[J]. 吕太,赵世泽. 环境工程学报. 2016(05)
[5]新型中心给粉燃烧器及燃尽风系统在600MW机组锅炉的应用研究[J]. 曾令艳,朱群益,张庆花,张锡乾. 热能动力工程. 2014(02)
[6]不同燃尽风风量对炉内燃烧影响的数值模拟[J]. 宋景慧,李兵臣,李德波,周少祥. 动力工程学报. 2014(03)
[7]空气分级燃烧下NOx生成特性的研究[J]. 孙保民,王顶辉,段二朋,郭永红,曹为华,张守恒. 动力工程学报. 2013(04)
[8]燃尽风喷口位置对NOx排放的影响[J]. 王顶辉,王晓天,郭永红,孙保民,白涛. 动力工程学报. 2012(07)
[9]燃尽风率变化对电站锅炉NOx排放特性影响的数值模拟[J]. 高正阳,崔伟春,杨毅栎,宋玮. 华北电力大学学报(自然科学版). 2009(01)
本文编号：3100098
【文章来源】：热能动力工程. 2020,35(07)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
炉膛物理模型
由图2可以看出,随着燃尽风的添加以及燃尽风风量的变化,炉膛内温度场发生了改变。在α=0的情况下,炉膛的高温区出现在靠近后墙的上方区域(折焰角下部),因此将燃尽风喷口设置在此位置。燃尽风通过喷口进入炉膛内部,冷空气的直接加入会降低原高温区的平均温度,降温的幅度和范围随着燃尽风风量的增加而扩大。工况3(α=10%)中的炉膛温度分布更加均匀,燃尽风的添加使得原本靠近炉膛后墙的高温区域向前墙偏移。在工况4(α=15%)下,燃烧器区域过量空气系数接近1,达到理论完全燃烧状态,提高了火焰和烟气在炉膛中的充满度,所以相比于工况3,高温区域面积有所增加。图3为不同工况下炉膛水平截面的烟气平均温度随炉膛高度的变化。第1层燃烧器下部区域的炉膛截面平均温度,工况1和工况2相比于工况3～工况6有较大不同,原因是前两个工况一次风量过量空气系数偏离理论完全燃烧过量空气系数1.0较大。工况3～工况6的曲线变化趋势基本一致:总体上是沿高度的增加快速升高,在9.2 m处达到一个温度峰值,这是由于第一层燃烧器区燃气的旺盛燃烧产生的。随着热烟气不断向壁面传递热量,截面的平均温度随着高度增加逐渐降低。炉膛平均温度在11 m处又达到了一个温度峰值,这是由第二层燃烧器区燃气的旺盛燃烧产生的温度峰值。新鲜空气通过第二层燃烧器上方2 m处的燃尽风口喷入炉膛,进一步让未燃尽的燃气进行燃烧,由于本身新鲜空气的温度较低,所以工况3～工况6在14 m处的截面平均温度均有明显下降。
通过对图2和图3分析得出,改变燃尽风风量对炉内温度场分布的影响较大,对炉膛出口烟气平均温度的影响较小。随着燃尽风的添加,炉内燃烧中心开始由后墙向前墙移动,此时燃烧核心区域移动到炉膛中间,保证了锅炉的效率和安全性。在工况6,燃烧中心变成零散的燃烧高温区域。这些零散的高温区域使得受热面吸热量减少,同时受热面金属容易发生被烧坏的可能,对锅炉的经济性和安全性产生不利影响。3.2 炉内氧气质量浓度分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]中小型燃气锅炉NOx源头控制及低氮燃烧技术研究进展[J]. 刘少林,吴金星,倪硕,杨禹坤. 工业锅炉. 2017(05)
[2]燃尽风配风率对炉膛出口烟气温度的影响[J]. 曹乘雀,丁士发,施鸿飞. 动力工程学报. 2017(08)
[3]燃尽风技术在燃气工业锅炉上的应用[J]. 徐志斌. 工业锅炉. 2016(03)
[4]燃尽风位置高度对NOx生成的影响[J]. 吕太,赵世泽. 环境工程学报. 2016(05)
[5]新型中心给粉燃烧器及燃尽风系统在600MW机组锅炉的应用研究[J]. 曾令艳,朱群益,张庆花,张锡乾. 热能动力工程. 2014(02)
[6]不同燃尽风风量对炉内燃烧影响的数值模拟[J]. 宋景慧,李兵臣,李德波,周少祥. 动力工程学报. 2014(03)
[7]空气分级燃烧下NOx生成特性的研究[J]. 孙保民,王顶辉,段二朋,郭永红,曹为华,张守恒. 动力工程学报. 2013(04)
[8]燃尽风喷口位置对NOx排放的影响[J]. 王顶辉,王晓天,郭永红,孙保民,白涛. 动力工程学报. 2012(07)
[9]燃尽风率变化对电站锅炉NOx排放特性影响的数值模拟[J]. 高正阳,崔伟春,杨毅栎,宋玮. 华北电力大学学报(自然科学版). 2009(01)
本文编号：3100098
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