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OFA位置及风率对350MW超临界锅炉燃烧特性的影响研究

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OFA位置及风率对350MW超临界锅炉燃烧特性的影响研究

作者：曹明明哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着国内经济的高速发展,空气质量频繁报警,北京及周边地区空气指标PM2.5的时常爆表,西南地区酸雨的日益严重都是空气污染警报的体现。为了节约能源、改善环境,进一步提升煤电高效清洁发展水平,国家环保部质检总局以及各电力集团也在逐... 详细信息

随着国内经济的高速发展,空气质量频繁报警,北京及周边地区空气指标PM2.5的时常爆表,西南地区酸雨的日益严重都是空气污染警报的体现。为了节约能源、改善环境,进一步提升煤电高效清洁发展水平,国家环保部质检总局以及各电力集团也在逐步推行火电厂污染物近零排放标准。因此,研究锅炉燃烧过程中NO生成以及如何降低NO排放,具有积极的现实意义。本文以某350MW对冲燃烧超临界锅炉为研究对象,运用数值模拟技术,探讨研究OFA喷口与最上层燃烧器距离的不同以及OFA风率变化对锅炉炉内温度场、速度场、烟气成分以及NO排放的影响。通过计算数据对比分析,得到以下研究结果。在炉膛出口过量空气系数、OFA喷口大小以及OFA风率不变的条件下,当OFA喷口距离燃烧器3m时,OFA喷口上方有着明显的二次再燃高温区,炉膛温度波动大。随着OFA喷口位置的上移,炉膛温度波动变小,烟气充满度先升高然后再降低,温度场和速度场更加均匀。同时,随着OFA喷口位置的上移,燃尽风补氧推后,炉膛出口CO浓度显著增加,锅炉效率下降,但炉膛出口平均NO浓度也降低明显,由336mg/m(O2=6%)降低至252mg/m(O2=6%)。综合考虑锅炉效率,锅炉成本以及NOX排放指标,OFA喷口距最上层燃烧器的最佳距离为5m。在确定OFA喷口距离最上层燃烧器5m的基础上,保持锅炉总风量及OFA喷口大小不变的情况下,采用数值模拟的方法研究了OFA风率对燃烧及NO的影响规律。随着OFA风率的增加,燃烧器区烟气温度随之降低,OFA喷口上方二次再热区温度随之增高。OFA风率35%时,炉膛出口NO含量最低,达到226mg/m(O2=6%),但是考虑炉内温度场以及燃烧器区着火稳定性和低负荷稳燃,最佳的OFA风率为25%,此工况炉膛出口NO含量为285 mg/m(O2=6%)。

关键词：对冲燃烧锅炉分级燃烧燃尽风率 NOx浓度数值模拟

燃煤电站锅炉燃烧特性与NOx排放的数值模拟研究

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燃煤电站锅炉燃烧特性与NOx排放的数值模拟研究

作者：杨会娟南昌大学

学位级别：硕士

作为煤炭生产大国,火力发电目前和未来短时间内仍在我国电力行业有举足轻重的地位,随着经济发展,人口不断增加,人均用电量的上升,电厂装机容量随之上升,火电厂污染物排放量也将增大,其中燃煤锅炉氮氧化物的排放对环境影响巨大,如何有效... 详细信息

作为煤炭生产大国,火力发电目前和未来短时间内仍在我国电力行业有举足轻重的地位,随着经济发展,人口不断增加,人均用电量的上升,电厂装机容量随之上升,火电厂污染物排放量也将增大,其中燃煤锅炉氮氧化物的排放对环境影响巨大,如何有效提高锅炉效率同时降低氮氧化物的排放是火电企业面临的严峻问题。本文以某电厂660MW燃煤锅炉为研究对象,用GAMBIT建立了该锅炉炉膛的网格模型,采用FLUENT对该锅炉进行了燃烧数值模拟,选用模型如下:气相湍流模型选用k-e双方程模型,辐射模型选用P1模型,燃烧选用非预混燃烧模型,颗粒相追踪选用随机轨道模型,焦炭燃烧选用动力/扩散限制反应模型,利用这些模型进行了设计工况的数值模拟,围绕高效率低排放展开研究,预测了炉内温度场、各气体组分物质及NO的生成量及浓度分布,在此基础上,确定了较优的燃烧方案,并与电厂实际运行相对比,验证了模拟的合理性。本文依据NO控制理论,在如下影响因素下对锅炉燃烧进行了数值模拟:1)在各层风率一定的前提下,对炉内过量空气系数为1.10、1.15、1.20、1.25四种情况作了模拟对比,得出了炉内过量空气系数较优的燃烧方案;2)在过量空气系数一定的前提下,对炉内燃尽风配风量分别为10%、20%、30%三种情况做了模拟对比。模拟结果表明,最优过量空气系数为1.15,当过量空气系数增大,炉膛出口CO含量降低,但NO浓度上升时,主燃烧区温度也因为冷风稀释,温度降低,过量空气系数减少,炉膛出口CO上升,且由于主燃烧区氧气过少,导致燃烧缓慢,主燃烧区温度偏低。燃尽风率的模拟结果表明,当燃尽风率为20%时,NO排放控制在298.82mg/m3,炉膛出口烟温较低,锅炉效率较高,出口的CO水平也比较理想,当燃尽风率减少到10%,NO排放量增加,当燃尽风率增加到30%时,炉膛出口平均温度略高。通过对结果的分析比较,得出了较优的燃烧方案,可以对该锅炉的运行起到指导参考作用。

关键词：数值模拟燃尽风率过量空气系数燃烧特性低NOX排放

600 MW燃煤锅炉生物质气再燃污染物排放研究

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600 MW燃煤锅炉生物质气再燃污染物排放研究

作者：张卫东华北水利水电大学

学位级别：硕士

燃煤耦合生物质气再燃系统是基于燃料分级原理对现役锅炉进行改造,在不影响原锅炉系统安全稳定运行的同时,能够实现对生物质资源的高效利用。以某电厂600 MW四角切圆燃煤锅炉为研究对象,基于Fluent模拟软件,对煤粉耦合生物质气再燃过程... 详细信息

燃煤耦合生物质气再燃系统是基于燃料分级原理对现役锅炉进行改造,在不影响原锅炉系统安全稳定运行的同时,能够实现对生物质资源的高效利用。以某电厂600 MW四角切圆燃煤锅炉为研究对象,基于Fluent模拟软件,对煤粉耦合生物质气再燃过程进行研究,分析炉内燃烧特性及炉膛出口烟气组分变化趋势,主要研究内容如下:(1)论文首先根据生物质气化过程的基本原理及影响气化过程的基本因素,搭建生物质气化炉模型;探究了燃煤耦合生物质气再燃燃烧的基本原理,根据燃料燃烧过程、气体流动方式及换热类型等分析炉内燃烧特征,选择合适的数学模型;最后以某电厂600MW四角切圆燃煤锅炉为研究对象,基于燃料分级原理搭建燃煤耦合生物质气再燃模型,分析了影响生物质气再燃的基本因素,通过热力计算确定再燃系统的改造方案,为煤粉耦合生物质气再燃过程的仿真模拟做准备。(2)研究了生物质气种类和再燃区过量空气系数对再燃系统的影响。选择秸秆气、食物垃圾气和沼气分别在再燃区过量空气系数为0.7、0.8、0.9条件下进行再燃燃烧模拟,并与纯煤燃烧做对比。研究发现:生物质气再燃降低了锅炉主燃区温度,但再燃喷口的建立使炉内燃烧火焰中心上移,提高了炉膛出口烟气温度;再燃燃料中烃类化合物CH含量越高,降氮效果越好,沼气再燃降氮效率最高,可达41.20%;当再燃区过量空气系数为0.7-0.8时,再燃系统降氮效果最好,随着再燃区过量空气系数继续升高,降氮效果逐渐变差。(3)研究了燃尽风率对生物质气再燃系统NO和CO的排放特性的影响。生物质气再燃在降低NO排放的同时,也会提高烟气中CO的含量,以秸秆气再燃系统为研究对象,再燃系统的燃尽风率分别为15%、20%和25%,对炉膛出口烟气中NO和CO的排放特性进行研究。研究发现:炉膛出口烟气中NO和CO排放特性大致呈反向变化趋势;当再燃系统燃尽风率为20%时,能最大限度的降低污染物的排放,此时出口烟气中CO体积分数为0.76%,NO浓度为239.82 mg/m;生物质气再燃不但能减少火电厂煤粉的消耗,还能有效降低锅炉CO的排放,当以两台20 t/h秸秆气化炉并联耦合至600 MW燃煤锅炉时,再燃系统CO减排量为91.47 t/h,当选择食物垃圾为气化原料,将两台20t/h气化炉耦合至该锅炉,再燃系统CO减排量达到109.70 t/h。(4)研究了再燃喷口竖直摆动角度及锅炉负荷变化对再燃系统的影响。分别对再燃喷口摆动角度为0°、±15°和±25°五种工况进行研究,结果表明:当再燃喷口向下摆动15°时,既不影响主燃区火焰的稳定燃烧,同时还能降低炉膛出口烟气热偏差,有助于再燃锅炉的安全运行;随着再燃喷口向上摆动角度的增加,炉膛出口烟气分布不均匀系数逐渐增大。在保证不改变生物质气进气量的情况下,对生物质气再燃锅炉分别在100%、90%、70%和50%负荷下的运行工况进行研究,研究发现:锅炉负荷过低时,烟气切圆直径明显增大,可能会造成炉膛积灰结渣现象;随着负荷的降低,炉膛出口污染物排放浓度随之下降。

关键词：数值模拟再燃燃烧再燃区过量空气系数燃尽风率负荷变化污染物排放

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煤粉掺氢燃烧技术试验研究

工业安全与环保 2024年

作者：杨澜王勇汪鑫杨章宁陈钧韦耿范卫东上海交通大学机械与动力工程学院清洁燃烧与烟气净化四川省重点试验室东方电气集团东方锅炉股份有限公司

为研究煤粉掺氢燃烧技术作为减少煤燃烧碳排放的路径选项，关注其燃烧及NO排放特性，以及空气分级燃烧模式对NO排放的控制效果，在1台可实现煤粉自持燃烧的50 kW下行燃烧试验炉上进行煤粉掺氢燃烧试验，选用神府烟煤作为试验煤种，分别... 详细信息

为研究煤粉掺氢燃烧技术作为减少煤燃烧碳排放的路径选项，关注其燃烧及NO排放特性，以及空气分级燃烧模式对NO排放的控制效果，在1台可实现煤粉自持燃烧的50 kW下行燃烧试验炉上进行煤粉掺氢燃烧试验，选用神府烟煤作为试验煤种，分别在不同掺氢比例和空气分级程度下，探究了NO生成量、主燃烧区温度变化以及燃烧沿程排放产物的情况。结果表明，掺氢在降碳的同时，并不会引起NO排放增加，当掺氢比例为50%时，NO的排放质量浓度下降达到27.55%。在高燃尽风率下此效果更为显著，燃煤掺氢在燃尽风率从39%提高至50%后，NO排放的降幅高达30%。煤粉掺氢燃烧技术在减少煤燃烧碳排放方面具有潜在的应用前景，可为燃煤电厂CO2减排提供了一种可行的技术路径选项。

关键词：煤氢掺烧掺氢比例燃尽风率 NO排放

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旋流对冲锅炉低NOx燃烧优化数值模拟

山东化工 2020年第18期49卷 232-237页

作者：檀哲林上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

针对一台旋流对冲锅炉在300MW负荷下炉内低氮燃烧问题,建立三维物理模型,采用Fluent软件进行数值模拟。研究其在不同一次风煤比、燃尽风率的情况下,炉膛内部流动、燃烧以及NOx的生成情况。模拟结果表明:风煤比过小或者过大时,燃烧情况较... 详细信息

针对一台旋流对冲锅炉在300MW负荷下炉内低氮燃烧问题,建立三维物理模型,采用Fluent软件进行数值模拟。研究其在不同一次风煤比、燃尽风率的情况下,炉膛内部流动、燃烧以及NOx的生成情况。模拟结果表明:风煤比过小或者过大时,燃烧情况较差,NOx浓度整体呈减小趋势,最佳风煤比为1.9;随着燃尽风率的增大,炉膛出口飞灰含碳量和CO浓度增加,NOx浓度先降低后升高,最佳燃尽风率为35%。

关键词：旋流对冲炉一次风煤比燃尽风率 NO x减排优化数值模拟

某电厂燃煤锅炉SOFA率对燃烧特性影响分析

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黑龙江电力 2019年第3期41卷 275-279页

作者：赵星宇国电怀安热电有限公司

空气分级燃烧技术已经成为燃煤电站低氮燃烧主要手段之一。为探究不同燃尽风率对锅炉燃烧及NO_X排放的影响,应用数值模拟的方法研究不同燃尽风率下,炉膛温度、烟气组分、炉膛出口NO_X排放浓度以及飞灰含碳量的变化。结果表明,燃尽风率... 详细信息

空气分级燃烧技术已经成为燃煤电站低氮燃烧主要手段之一。为探究不同燃尽风率对锅炉燃烧及NO_X排放的影响,应用数值模拟的方法研究不同燃尽风率下,炉膛温度、烟气组分、炉膛出口NO_X排放浓度以及飞灰含碳量的变化。结果表明,燃尽风率不断提高,燃烧过程被推迟,主燃区的温度会随之降低;同时,随燃尽风率的提高,NO_X排放浓度不断降低,但炉膛出口飞灰含碳量不断升高,且变化速率越来越大。燃煤电站在应用空气分级技术时,要综合考虑NO_X排放浓度与飞灰含碳量,将燃尽风率控制在合理的范围内。

关键词：空气分级低氮燃烧燃尽风率 NO_X 飞灰含碳量数值模拟

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燃煤锅炉低氮改造后掉焦研究及解决措施

锅炉制造 2021年第3期 11-12页

作者：高宏光程瑞声李学福郭拯常强郝祥超邹平县宏旭热电有限公司山东滨州256600 哈尔滨锅炉厂有限公司黑龙江哈尔滨150046 邹平县汇能热电有限公司山东滨州256600

某热电公司1号炉燃烧器低氮改造后存在频繁掉焦、过热器减温水量高及再热汽温偏低问题,并发生多次掉焦导致锅炉灭火事故,研究发现一次风、二次风喷嘴密封板间隙过大、燃尽风与二次风配比不合理及煤粉燃烧器钝体和浓侧反切角偏大是导致... 详细信息

某热电公司1号炉燃烧器低氮改造后存在频繁掉焦、过热器减温水量高及再热汽温偏低问题,并发生多次掉焦导致锅炉灭火事故,研究发现一次风、二次风喷嘴密封板间隙过大、燃尽风与二次风配比不合理及煤粉燃烧器钝体和浓侧反切角偏大是导致频繁掉焦及参数异常的主要原因,并采取了减小煤粉燃烧器钝体和浓侧反切角、燃烧优化调整并封堵燃烧器喷口间隙等多项解决措施。现场优化改造结果表明,采取上述措施后,有效解决了上述锅炉频繁掉焦及参数异常问题,为解决国内电站锅炉低氮改造出现的相关问题提供了行之有效的参考依据。

关键词：频繁掉焦反切角优化调整燃尽风率

燃尽风风率对四角切圆锅炉燃烧及排放特性的影响

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湖北电力 2017年第7期41卷 35-39页

作者：任少辉李跃峰马仑黄海闫心永陈宏刘雪冬黄孝文武汉凯迪绿色能源开发运营有限公司湖北武汉430074 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074

针对某300 MW电厂四角切圆锅炉不同SOFA风率(15%、20%、25%)对燃烧及排放特性展开了数值模拟研究。数值模拟的结果与现场实际情况吻合比较好。实验结果表明:随着SOFA风率的增加,炉膛出口处的CO浓度和飞灰含碳量逐渐上升,而NOx排放浓度... 详细信息

针对某300 MW电厂四角切圆锅炉不同SOFA风率(15%、20%、25%)对燃烧及排放特性展开了数值模拟研究。数值模拟的结果与现场实际情况吻合比较好。实验结果表明:随着SOFA风率的增加,炉膛出口处的CO浓度和飞灰含碳量逐渐上升,而NOx排放浓度逐渐下降;考虑经济性与排放要求,SOFA风风率20%能达到高效低NOx的目的。

关键词：四角切圆锅炉燃尽风率燃烧排放特性数值模拟