超臨界W火焰鍋爐劣質(zhì)無(wú)煙煤燃燒及NOx釋放特性研究.pdf

1、中國(guó)高煤電比例的電力結(jié)構(gòu)難以改變，電煤供應(yīng)矛盾凸顯，劣質(zhì)無(wú)煙煤用于發(fā)電已是必然，劣質(zhì)無(wú)煙煤高效潔凈燃燒技術(shù)備受關(guān)注。超臨界W火焰鍋爐容量大，參數(shù)高，效率高，通過(guò)提高爐膛熱負(fù)荷、延長(zhǎng)火焰行程、煤粉濃淡分離等技術(shù)，可提高鍋爐熱效率，降低鍋爐污染物排放，是有效解決劣質(zhì)無(wú)煙煤高效低污染發(fā)電的最佳途徑。劣質(zhì)無(wú)煙煤的品質(zhì)低，燃燒性和環(huán)保性差，超臨界W火焰鍋爐技術(shù)必須基于良好的空氣動(dòng)力場(chǎng)特性、高效燃燒和低排放機(jī)理的研究，從而保證機(jī)組安全高效和環(huán)保。為

2、此，本文對(duì)超臨界W火焰鍋爐爐內(nèi)燃燒和污染物排放機(jī)理開(kāi)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(shè)計(jì)和運(yùn)行提供依據(jù)，具有重大使用價(jià)值，對(duì)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(duì)象，基于100%負(fù)荷前后墻對(duì)稱配風(fēng)的基礎(chǔ)工況，在煤粉濃度為0.525～0.938 kg/kg、與基礎(chǔ)工況一次風(fēng)速比為0.81～1.25、前后墻配風(fēng)比為6:5～5:6、燃盡風(fēng)率為6%～15%及不同鍋爐負(fù)荷

3、的廣泛參數(shù)范圍內(nèi)，利用Fluent模擬研究爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)特性、煤粉燃燒過(guò)程及NOx釋放特性，揭示超臨界W火焰鍋爐劣質(zhì)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(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)特性，模擬發(fā)現(xiàn)：由于超臨界W火焰鍋爐獨(dú)特的爐膛結(jié)構(gòu)和配風(fēng)特點(diǎn)，下?tīng)t膛“W”型流場(chǎng)形成的同時(shí)，爐內(nèi)形成兩對(duì)雙漩渦結(jié)構(gòu)，可增加煤粉在爐內(nèi)停留時(shí)間，有利于煤粉燃盡。爐膛折焰角結(jié)構(gòu)決定對(duì)稱的配風(fēng)不能形成對(duì)稱的流場(chǎng)，前后墻配風(fēng)方式可有效平衡折焰角結(jié)構(gòu)

4、的影響，前墻風(fēng)速大于后墻時(shí)爐內(nèi)流場(chǎng)對(duì)稱性較好，前后墻配風(fēng)比并非越大越好，前后墻配風(fēng)比為1.05時(shí)爐內(nèi)流場(chǎng)對(duì)稱性最佳。拱上增設(shè)燃盡風(fēng)可減少煤粉氣流對(duì)喉口及前后墻的沖刷，避免結(jié)渣現(xiàn)象發(fā)生，燃盡風(fēng)量過(guò)大或過(guò)小均不利于爐內(nèi)最佳流場(chǎng)的形成，存在最佳燃盡風(fēng)率。
　　本文系統(tǒng)研究了超臨界W火焰鍋爐爐內(nèi)煤粉燃燒機(jī)理及其影響機(jī)制，模擬發(fā)現(xiàn)：合理組織爐內(nèi)煤粉燃燒可促進(jìn)煤粉燃盡，提高機(jī)組效率。煤粉濃度對(duì)爐內(nèi)煤粉燃燒過(guò)程影響顯著，隨煤粉濃度增加，下?tīng)t膛過(guò)

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(guò)高，爐內(nèi)不完全燃燒煤粉量增加，爐內(nèi)溫度水平又出現(xiàn)下降趨勢(shì)。因燃盡風(fēng)的投入，下?tīng)t膛氧氣含量減少，隨燃盡風(fēng)率增加，不完全燃燒煤粉量增加，導(dǎo)致鍋爐下?tīng)t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(fù)荷降低，因進(jìn)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(nèi)NOx釋放規(guī)律，模擬

6、發(fā)現(xiàn)：爐內(nèi)NOx主要在煤粉燃燒前期距一次風(fēng)噴口2～4 m處大量生成并達(dá)到最大值，隨煤粉濃度增加，爐內(nèi)還原性氣氛增強(qiáng)，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(fēng)方式對(duì)爐內(nèi)流場(chǎng)對(duì)稱性影響較大，而對(duì)爐內(nèi)NOx釋放影響不大。合理選擇前后拱一次風(fēng)速可有效控制爐內(nèi)NOx生成，一次風(fēng)速逐漸增加過(guò)程中，爐內(nèi)NOx濃度先降低后升高，存在最佳一次風(fēng)速。燃盡風(fēng)的投入對(duì)爐內(nèi)各物質(zhì)含量及NOx釋放影響顯著，燃盡風(fēng)率由6%增