直流煤粉燃燒器富氧微油點火數(shù)值實驗研究.pdf

1、燃煤火力發(fā)電是目前各國所采用的主要發(fā)電方式之一，我國燃煤發(fā)電廠的發(fā)電機組裝機容量占全國總裝機容量的70％左右。目前，火力發(fā)電廠耗油主要用于機組啟停及低負荷穩(wěn)燃，尤其是在近年煤種多變、煤質(zhì)低劣和機組調(diào)峰啟停次數(shù)增加的情況下，燃燒用油大大增加了燃煤火電廠的發(fā)電成本。因此，節(jié)約煤粉鍋爐燃油已成為火電廠節(jié)能的重要課題之一。 富氧微油點火穩(wěn)燃系統(tǒng)利用霧化極好的富氧和燃油的混合物燃燒所釋放的熱能，在一次風煤粉噴口內(nèi)形成3T區(qū)域(3T：Tem

2、perature溫度，Turbulence湍流度，Time時間)，在穩(wěn)燃回流區(qū)內(nèi)，使煤粉具有較高的溫度與較強的湍流度，提前了點火時間，將順流相遇的濃相煤粉進行持續(xù)加熱，使煤粉達到燃點而著火。由于富氧氣體中的氧濃度高、反應快、燃燒溫度高，使穩(wěn)燃回流區(qū)迅速達到高溫狀態(tài)，迅速加熱引燃整個噴口的一次風煤粉，實現(xiàn)該燃燒器一次風煤粉噴口的可靠點火與低負荷穩(wěn)燃。富氧微油點火穩(wěn)燃技術(shù)可以大幅度減少電站鍋爐點火用油和低負荷運行時的助燃油、提高機組的調(diào)峰適

3、應能力。同時，也可以很好地解決低揮發(fā)分煤的著火、穩(wěn)燃和燃盡的問題。 本課題依據(jù)鄒縣電4＃燃煤發(fā)電機組300MW鍋爐煤粉燃燒器的相關(guān)參數(shù)，應用FLUENT軟件對富氧微油燃燒器內(nèi)的氣相流場、鈍體出口處的流場、溫度場進行了數(shù)值模擬。煤粉在燃燒器內(nèi)的燃燒包括揮發(fā)分的釋放、焦炭顆粒的燃燒、輻射傳熱、顆粒運動和氣相流動以及湍流燃燒，涉及流體動力學、傳熱傳質(zhì)及燃燒等多個學科。本文選用標準k-ε雙方程湍流模型、歐拉(Eulerian)--拉格朗

4、日(Lagrangian)離散項模型、非預混燃燒守恒標量的PDF模型、P-1輻射傳熱模型來進行數(shù)值計算，綜合模擬燃燒器內(nèi)氣固兩相湍流燃燒過程。在燃燒器結(jié)構(gòu)不變的情況下，改變煤粉粒徑、煤粉濃度、一次風速、油槍側(cè)熱風風速、溫度等邊界條件，對氣相和氣固兩相進行模擬分析。 本文進行的數(shù)值實驗得出了煤粉濃度對著火溫度與著火距離的影響規(guī)律，反映出煤粉在富氧微油點火燃燒器內(nèi)的著火方式的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，利用富氧微油點火燃燒器能快速穩(wěn)定點

5、燃鄒縣電廠煙煤，在壁溫為1200K，一次風速為23m/s條件下，煤粉濃度以0.4kg/kg為佳。油槍燃燒導管與一次風管是兩股交叉射流，一次風煤粉在油槍前部1.15～1.45m區(qū)域內(nèi)形成回流漩渦區(qū)。煤粉氣流首先在靠近油槍的一側(cè)著火后，火焰中心(即高溫區(qū))逐漸向另一側(cè)移動，在出口形成一個向外擴展的火炬。煤粉氣流的著火溫度隨濃度的增加而降低，著火距離因著火方式的不同，隨著煤粉濃度的增加，先降低后增加。在燃用某電廠煙煤時，煤粉濃度在0.25kg

6、/kg左右存在著火方式的轉(zhuǎn)變，小于0.25kg/kg時，著火方式向多相著火轉(zhuǎn)變，大于0.25kg/kg時為均相著火。當煤粉濃度低時，煤粉氣流的著火趨向于多相著火，隨煤粉濃度的升高煤粉氣流著火溫度是降低的。煤粉粒徑越小，點火性能越好。因粒徑越小，比表面積越大，擴散率越高，熱解和焦炭燃燒的速率較快，煤粉越容易點燃。小油槍燃燒產(chǎn)生的高溫氣體的溫度越高，點火性能越好。油槍的射流風速應與燃燒器進風的風速相互匹配，并不是越高越好。鈍體后存在三回流結(jié)

7、構(gòu)，在鈍體出口處上下存在一回流區(qū)，一大一??；另外，在出口850～1050mm處也存在一回流區(qū)。富氧微油燃燒器使更多的煤粉進入回流區(qū)著火燃燒并反復循環(huán)，也提高了中心回流區(qū)的煙氣溫度，從而強化了高溫煙氣對煤粉氣流的加熱。氣化燃油富氧燃燒產(chǎn)生的高溫CO2有利于著火的高溫回流區(qū)，使得火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌欤岣呋鹧娣€(wěn)定性；另外，回流區(qū)低速區(qū)的存在使得具有較低火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊娜紵橘|(zhì)的著火火焰能夠穩(wěn)定存在，提高了火焰的穩(wěn)定性。另外，該燃燒器存在較大的富氧