低NOx煤粉燃燒器的應用特性研究.pdf

1、本課題對常規(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、它的燃氣煤粉混燒特性以及其數(shù)值模擬方法等進行了廣泛和深入地研究。 常規(guī)直流煤粉燃燒器試驗結(jié)果表明：350MW負荷時，運行氧量從3％上升到5％對應NOx排放增加26.7％；摻燒15％BFG(發(fā)熱量)時NOx排放濃度比純?nèi)济簳r的NOx排放濃度降低27.6％。運行負荷從210MW上升到350MW時，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排放試驗結(jié)果表明：純燒煤工況氧量為3％時的NOx排放值，對應350MW負荷五層燃燒器運行的NOx排放濃度，有低NOx燃燒器的降低了5.5％，對應四層煤粉燃燒器運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數(shù)比其上三層(GH/H/HI)的要大

3、，壁面氧氣體積分數(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。隨著氧量的增加和負荷的增加，前墻NOx的濃度分布也逐漸增加。神混煤和大同煤混燒時前墻上的NOx濃度要低于全燒大同煤對應工況時的前墻上的NOx濃度。 電站鍋爐純?nèi)济篘Ox反應特性數(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)值模擬與試驗結(jié)果的偏差為+3.3％～-2.7％；在燃燒器區(qū)域的對應一次風截面與二次風截面，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)量分數(shù)與截面平均氧氣質(zhì)量分數(shù)之差分別為0.122和0.126，其可燃物最大濃度(質(zhì)量分數(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)量分數(shù)最大值與截面平均氧氣質(zhì)量分數(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)量分數(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)，這兩種燃燒器對應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NO

7、x的排放濃度比純?nèi)济汗r下降了25％，混燒24％BFG時NOx的排放濃度比純?nèi)济汗r下降了34.1％，燃料混燒時，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)值計算與對應試驗結(jié)果的偏差為+13.5％～+16.8％。 非預混燃燒PDF與輸運方程兩種數(shù)值模擬方法對比計算結(jié)果表明：兩種模擬方法的氣體動力場、溫度場、組分場、NOx濃度場的分布規(guī)律基本一致，非預混燃燒PDF方法雖為純?nèi)济河嬎闼扑]，因其計算結(jié)果與實際鍋爐運