風量配比對600MW超臨界W火焰鍋爐燃燒特性影響的研究.pdf

1、近年來世界各國越來越重視無煙煤的利用，W火焰鍋爐在燃用無煙煤方面有著獨特的優(yōu)點，多次引射分級燃燒技術(shù)作為一種擁有國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)的W火焰鍋爐燃燒技術(shù)，研究和應用潛力巨大。本文以采用該技術(shù)的國內(nèi)某電廠600MW超臨界W火焰鍋爐為研究對象，在拱上燃燒器采用集中布置的前提下，應用FLUENT14.5軟件數(shù)值模擬研究了不同風量配比和拱上燃燒器傾斜角度對爐內(nèi)燃燒和NOx排放特性的影響。
　　首先，本文研究了內(nèi)外二次風風量配比分別為0:10、

2、4:6、5:5、6:4和10:0時爐內(nèi)流動及NOx生成特性。當內(nèi)外二次風風量配比由0:10變化到10:0時，爐內(nèi)流場對稱性變化較大，拱上煤粉氣流的爐內(nèi)行程先縮短后逐漸變長；內(nèi)外二次風風量配比為4:6和10:0時，爐內(nèi)流場明顯偏斜，容易引發(fā)爐內(nèi)水冷壁偏燒的情況；隨著內(nèi)外二次風風量配比由0:10增大至10:0，爐膛出口排煙溫度逐漸下降，氧量濃度在逐漸增大，NOx濃度值變化較大。在冷灰斗處氧氣含量先升高后逐漸降低，內(nèi)外二次風風量配比為5:5時

3、，冷灰斗中下部區(qū)域的氧氣含量最高。因此選取5:5為最佳內(nèi)外二次風風量配比。
　　其次，本文研究了不同二、三次風配比下爐內(nèi)燃燒和NOx生成特性。假定二、三次風風率之和保持63.75％不變，將二次風風率分別改變?yōu)?9.16%、27.38%、33.64%、42.36%以及51.30%。當二次風風率為19.16%時，爐內(nèi)流場容易發(fā)生偏斜；隨著二次風風率從19.16%增大至51.30%，爐內(nèi)流場對稱性慢慢變好，拱上煤粉顆粒的下射行程逐漸變長

4、，爐膛火焰中心向下偏移，鍋爐尾部排煙溫度下降，氧氣含量也在逐漸減小，NOx濃度從1290.4mg/m3逐漸減小至1040.6mg/m3（折合氧量為6%，下同）。但二次風風率過大為51.30%時，爐膛的火焰中心過低，容易造成冷灰斗燒損以及產(chǎn)生熱疲勞現(xiàn)象。綜上所述，選取42.36%為最佳二次風風率。
　　然后，本文研究了拱上燃燒器傾角分別為0°、5°、10°、15°和20°下爐內(nèi)流動及燃燒特性。隨著拱上燃燒器傾角逐漸增大，爐內(nèi)流場對稱

5、性良好，但溫度場對稱性會逐漸變差，一次風和二次風對前后墻的沖刷作用逐漸增強。拱上燃燒器傾角由0°增大至20°時，煤粉氣流的爐內(nèi)下沖深度明顯縮短，拱下氣流拐點距濃相噴口高度由17m減小至7.5m，這在一定程度上緩解了冷灰斗超溫問題，但同時火焰中心向上偏移致使爐膛出口煙氣溫度偏高。隨著拱上燃燒器角度逐漸增大，上爐膛氧氣濃度在逐漸減小，鍋爐出口處NOx濃度值從889.1mg/m3逐漸增大到1220.6mg/m3。綜合考慮，推薦拱上燃燒器傾角為

6、5°，建議不要大于10°。
　　最后，在上述確定的內(nèi)外二次風風量配比、二次風風率和拱上燃燒器傾角的優(yōu)化參數(shù)下，煤粉氣流可以下射到冷灰斗中上部區(qū)域，爐內(nèi)流場、溫度場以及組分濃度場對稱性良好。鍋爐的火焰中心位于下爐膛中下部以及冷灰斗中上部區(qū)域，前后墻處水冷壁附近溫度較低，同時這一位置處氧量濃度較高，能夠減弱該處水冷壁高溫腐蝕和結(jié)渣的隱患。優(yōu)化參數(shù)下爐膛出口排煙溫度為1615.1K，氧量濃度為1.41%，NOx排放值為918.4mg/m