超臨界W火焰鍋爐劣質無煙煤燃燒及NOx釋放特性研究.pdf

1、中國高煤電比例的電力結構難以改變，電煤供應矛盾凸顯，劣質無煙煤用于發(fā)電已是必然，劣質無煙煤高效潔凈燃燒技術備受關注。超臨界W火焰鍋爐容量大，參數(shù)高，效率高，通過提高爐膛熱負荷、延長火焰行程、煤粉濃淡分離等技術，可提高鍋爐熱效率，降低鍋爐污染物排放，是有效解決劣質無煙煤高效低污染發(fā)電的最佳途徑。劣質無煙煤的品質低，燃燒性和環(huán)保性差，超臨界W火焰鍋爐技術必須基于良好的空氣動力場特性、高效燃燒和低排放機理的研究，從而保證機組安全高效和環(huán)保。為

2、此，本文對超臨界W火焰鍋爐爐內燃燒和污染物排放機理開展深入理論分析和數(shù)值模擬的研究。不僅為超臨界W火焰鍋爐設計和運行提供依據(jù)，具有重大使用價值，對煤粉高效燃燒和污染物控排也具有重要意義。
　　本文以600MW超臨界W火焰鍋爐為研究對象，基于100%負荷前后墻對稱配風的基礎工況，在煤粉濃度為0.525～0.938 kg/kg、與基礎工況一次風速比為0.81～1.25、前后墻配風比為6:5～5:6、燃盡風率為6%～15%及不同鍋爐負荷

3、的廣泛參數(shù)范圍內，利用Fluent模擬研究爐內空氣動力場特性、煤粉燃燒過程及NOx釋放特性，揭示超臨界W火焰鍋爐劣質煤燃燒特性及NOx釋放規(guī)律。
　　本文系統(tǒng)研究了超臨界W火焰鍋爐爐內空氣動力場特性，模擬發(fā)現(xiàn)：由于超臨界W火焰鍋爐獨特的爐膛結構和配風特點，下爐膛“W”型流場形成的同時，爐內形成兩對雙漩渦結構，可增加煤粉在爐內停留時間，有利于煤粉燃盡。爐膛折焰角結構決定對稱的配風不能形成對稱的流場，前后墻配風方式可有效平衡折焰角結構

4、的影響，前墻風速大于后墻時爐內流場對稱性較好，前后墻配風比并非越大越好，前后墻配風比為1.05時爐內流場對稱性最佳。拱上增設燃盡風可減少煤粉氣流對喉口及前后墻的沖刷，避免結渣現(xiàn)象發(fā)生，燃盡風量過大或過小均不利于爐內最佳流場的形成，存在最佳燃盡風率。
　　本文系統(tǒng)研究了超臨界W火焰鍋爐爐內煤粉燃燒機理及其影響機制，模擬發(fā)現(xiàn)：合理組織爐內煤粉燃燒可促進煤粉燃盡，提高機組效率。煤粉濃度對爐內煤粉燃燒過程影響顯著，隨煤粉濃度增加，下爐膛過

5、量空氣系數(shù)減小，爐膛整體溫度水平先降低后升高，煤粉濃度過高，爐內不完全燃燒煤粉量增加，爐內溫度水平又出現(xiàn)下降趨勢。因燃盡風的投入，下爐膛氧氣含量減少，隨燃盡風率增加，不完全燃燒煤粉量增加，導致鍋爐下爐膛整體溫度水平逐漸下降，未完全燃燒的煤粉在上爐膛繼續(xù)燃燒，造成上爐膛整體溫度水平升高。隨鍋爐負荷降低，因進入爐膛的煤粉量減少，煤粉燃燒放熱量減少，故爐膛整體溫度水平逐漸下降。
　　本文系統(tǒng)研究了超臨界W火焰鍋爐爐內NOx釋放規(guī)律，模擬

6、發(fā)現(xiàn)：爐內NOx主要在煤粉燃燒前期距一次風噴口2～4 m處大量生成并達到最大值，隨煤粉濃度增加，爐內還原性氣氛增強，生成的NOx被CO等還原性氣體還原，故爐膛出口NOx排放量逐漸減少。爐膛前后墻配風方式對爐內流場對稱性影響較大，而對爐內NOx釋放影響不大。合理選擇前后拱一次風速可有效控制爐內NOx生成，一次風速逐漸增加過程中，爐內NOx濃度先降低后升高，存在最佳一次風速。燃盡風的投入對爐內各物質含量及NOx釋放影響顯著，燃盡風率由6%增