W型火焰鍋爐中HAP低NOx燃燒技術的實驗研究與模擬計算.pdf

1、W火焰鍋爐因其火焰行程長、爐內的高溫煙氣向火焰根部回流而被廣泛應用于無煙煤和貧煤的燃燒。但在日常運行中也出現(xiàn)氮氧化物排放高、燃盡差、易結渣等問題。熱風包裹低NOx燃燒技術(HAP)是一種我們自主研發(fā)的新型W火焰鍋爐低NOx燃燒技術。此技術是在常規(guī)W爐的基礎上，布置了雙層OFA噴口，并在下爐膛增加了冷灰斗二次風和爐底二次風。旨在通過進一步的深化分級燃燒，延長煤粉顆粒在爐內的停留時間和優(yōu)化爐內配風來達到降低NOx排放，減小飛灰含碳量和易結渣

2、的問題。
　　 本文按照冷態(tài)單相模化實驗——冷態(tài)數(shù)值模擬——熱態(tài)試驗——熱態(tài)數(shù)值模擬的思路，對HAP技術的W火焰鍋爐的內部流場、燃燒特性、NOx排放特性等進行了研究，為HAP低NOx燃燒技術的實際工業(yè)應用提供理論基礎和借鑒。
　　 冷態(tài)單相?；瘜嶒炑芯苛藨肏AP技術后爐內流場的特性及多個主要因素對流場特性的影響。相比于常規(guī)的W火焰鍋爐，應用HAP技術的W爐內流場具有以下特點:一次風下探深度大、爐內充滿度高、壁面未出現(xiàn)嚴

3、重的貼壁流動、并且結渣風險較小。同時，HAP技術也能夠擴大爐內的高溫煙氣回流區(qū)，消除冷灰斗區(qū)域的低溫反流區(qū)。實驗還研究了前后墻二次風傾角、冷灰斗二次風傾角和冷灰斗二次風位置等主要因素對HAP技術爐內流場的影響，實驗結果表明前后墻二次風傾角為45°，冷灰斗二次風為0°布置在上部為最佳組合。采用Fluent軟件對冷態(tài)實驗的工況進行了模擬計算。實驗發(fā)現(xiàn)模擬結果與實驗數(shù)據基本吻合，驗證了HAP技術具有較大的一次風下探深度和高溫煙氣回流區(qū)，消除冷

4、灰斗低溫反流區(qū)等特點。數(shù)值計算結果也表明45°前后墻二次風，0°冷灰斗二次風布置在上部仍為最佳組合。
　　 在3.52MW的W火焰煤粉鍋爐進行HAP技術的燃用貴州無煙煤的熱態(tài)實驗研究。實驗發(fā)現(xiàn)HAP燃燒技術能夠避免爐內的高溫區(qū)域生成大量的NOx，爐底熱風和OFA風雖然對爐內煙氣溫度分布影響較小，但對煤粉燃盡影響較大;而冷灰斗二次風則對NOx排放影響較大。隨著爐膛出口過量空氣系數(shù)的增加，爐膛溫度先增加后趨于穩(wěn)定,NOx排放量增加。

5、經優(yōu)化，過量空氣系數(shù)在1.1時，爐內NOx排放和飛灰含碳量最低，燃燒最佳。實驗得到的飛灰含碳量在5％±3％，NOx排放可控制在700±200mg/m3。與改造前的普通W燃燒方式工況相比，能夠保證爐膛燃燒效率不降低，爐膛出口NOx排放量降低27.23％-61.68％。
　　 最后，本文也針對W火焰鍋爐HAP低NOx燃燒技術進行了熱態(tài)數(shù)值模擬計算，結果表明了HAP技術具有較大的一次風下探深度和較長的爐內停留時間，同時較大的高溫煙氣回