低NOx煤粉燃燒器的應(yīng)用特性研究.pdf

1、本課題對(duì)常規(guī)直流煤粉燃燒器和低NOx燃燒器在350MW電站鍋爐中的燃燒特性、它的燃?xì)饷悍刍鞜匦砸约捌鋽?shù)值模擬方法等進(jìn)行了廣泛和深入地研究。 常規(guī)直流煤粉燃燒器試驗(yàn)結(jié)果表明：350MW負(fù)荷時(shí)，運(yùn)行氧量從3％上升到5％對(duì)應(yīng)NOx排放增加26.7％；摻燒15％BFG(發(fā)熱量)時(shí)NOx排放濃度比純?nèi)济簳r(shí)的NOx排放濃度降低27.6％。運(yùn)行負(fù)荷從210MW上升到350MW時(shí)，NOx的排放量增加了45.4％。五層常規(guī)直流煤粉燃燒器的最下一

2、層改造成低NOx燃燒器后的NOx排放試驗(yàn)結(jié)果表明：純燒煤工況氧量為3％時(shí)的NOx排放值，對(duì)應(yīng)350MW負(fù)荷五層燃燒器運(yùn)行的NOx排放濃度，有低NOx燃燒器的降低了5.5％，對(duì)應(yīng)四層煤粉燃燒器運(yùn)行的上下相鄰四層煤粉燃燒器組的NOx排放濃度差(NOX,HIJK-NOX,GHIJ)，有低NOx燃燒器的是技術(shù)提升前的3倍。前墻煙溫和氣體組分試驗(yàn)結(jié)果表明：在同一工況下，前墻G層低NOx燃燒器截面的壁面氧氣體積分?jǐn)?shù)比其上三層(GH/H/HI)的要大

3、，壁面氧氣體積分?jǐn)?shù)分布隨著射流火焰的行程方向逐漸減小，爐膛壁面橫向NOx濃度分布呈現(xiàn)單峰性，壁面兩邊小，中心附近NOx濃度大，采用了低NOx燃燒器的G層的NOx濃度明顯低于其它三層，并且NOx的濃度有隨著高度的增加而逐漸增大的趨勢(shì)。隨著氧量的增加和負(fù)荷的增加，前墻NOx的濃度分布也逐漸增加。神混煤和大同煤混燒時(shí)前墻上的NOx濃度要低于全燒大同煤對(duì)應(yīng)工況時(shí)的前墻上的NOx濃度。 電站鍋爐純?nèi)济篘Ox反應(yīng)特性數(shù)值模擬表明：350MW

4、純?nèi)济汗r的爐膛出口氧量從3％增大到4％一直到5％，其NOx的排放值從406ppm分別增大到451ppm一直到522ppm，數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果的偏差為+3.3％～-2.7％；在燃燒器區(qū)域的對(duì)應(yīng)一次風(fēng)截面與二次風(fēng)截面，其最大溫度與截面平均溫度之差分別為473℃和524℃，其氧氣最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)與截面平均氧氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)之差分別為0.122和0.126，其可燃物最大濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))與截面平均可燃物濃度之差分別為0.1581和0.0178，在燃燼區(qū)域

5、截面上，溫度最大值與截面平均溫度差為134℃，氧氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值與截面平均氧氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差為0.0457，可燃物濃度最大值與截面平均可燃物濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的差為0.0048；電站鍋爐的NOx主要是在燃燒器區(qū)域生成，NOx濃度沿高度分布為單峰形，截面平均最大NOx濃度出現(xiàn)在燃燒器的上部附近，爐膛縱截面上NOx濃度分布呈馬鞍型，水冷壁附近和爐膛中心的NOx濃度較小，其環(huán)行區(qū)域的NOx濃度較大。低NOx燃燒器和常規(guī)直流煤粉燃燒器的NOx反應(yīng)特

6、性數(shù)值模擬表明：采用低NOx燃燒器能明顯降低電站鍋爐的NOx排放濃度，NOx的降低程度為22％(數(shù)值模擬)-28％(試驗(yàn))，這兩種燃燒器對(duì)應(yīng)鍋爐的截面平均和爐膛中心溫度沿高度分布基本相同，但在燃燒器區(qū)域的近壁處低NOx燃燒器的溫度顯然低于常規(guī)直流煤粉燃燒器，低NOx燃燒器在燃燒過程中的NOx生成速率明顯小于常規(guī)直流燃燒器的。煤粉與BFG混燒的數(shù)值模擬表明：在同等條件下混燒BFG氣體能明顯降低NOx的生成和排放濃度，混燒19％BFG時(shí)NO

7、x的排放濃度比純?nèi)济汗r下降了25％，混燒24％BFG時(shí)NOx的排放濃度比純?nèi)济汗r下降了34.1％，燃料混燒時(shí)，鍋爐的NOx排放也主要在燃燒器區(qū)域生成，煤粉與BFG混燒的數(shù)值計(jì)算與對(duì)應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果的偏差為+13.5％～+16.8％。 非預(yù)混燃燒PDF與輸運(yùn)方程兩種數(shù)值模擬方法對(duì)比計(jì)算結(jié)果表明：兩種模擬方法的氣體動(dòng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、組分場(chǎng)、NOx濃度場(chǎng)的分布規(guī)律基本一致，非預(yù)混燃燒PDF方法雖為純?nèi)济河?jì)算所推薦，因其計(jì)算結(jié)果與實(shí)際鍋爐運(yùn)