四角切圆锅炉及“W”型火焰锅炉低氮燃烧特性研究

摘要

低氮燃烧与烟气脱硝技术是目前国内火电机组控制NOx排放的主要技术路线。随着燃煤机组超低排放标准的实施，对上述技术提出了更高的要求。针对不同煤种和燃烧系统，研究制定高效、安全、经济的低氮燃烧技术具有重要的理论和工程指导意义。本文以一台燃用烟煤的四角切圆锅炉及一台燃用贫煤的“W”型火焰锅炉为研究对象，根据锅炉特点，对燃烧器、二次风布置、燃尽区参数等进行了数值模拟研究，并对其燃烧及NOx排放影响规律进行分析，在保证炉膛运行参数正常的前提下尽量降低NOX的排放，提出最优的低氮燃烧改造方案。
　　本文首先采用CFD数值计算方法对炉膛原始工况进行了计算，并将结果与实际运行参数进行对比，验证了模型的准确性。根据四角切圆锅炉特点，在低氮燃烧改造设计中，将原风包煤燃烧器改为水平浓淡燃烧器，二次风采用与一次风同切的切圆布置，并选取合适的SOFA(Separated Over-Fire Air)风风率的低氮燃烧方案能改善改前炉膛NOX排放高、燃烧稳定性差及结焦严重等问题，并且在运行中可以通过调整二次风配风方式和SOFA风射流角度来进一步降低NOX排放并优化其他燃烧参数。在“W”型火焰锅炉低氮燃烧设计上，通过分析不同的乏气风布置方式、二次风射流角度、SOFA风率及角度等参数对低氮燃烧的影响，提出了乏气风下移，拱上A层二次风、乏气风及F层二次风风下倾一定角度，并在拱上设置一定风率的SOFA风的低氮燃烧方式，通过与改前工况对比，能有效地解决原炉膛NOX排放过高、火焰下冲行程不足及出口烟温偏高的问题。
　　改造后的热态试验结果表明，四角切圆锅炉燃烧参数稳定，炉内温度分布较为均匀，NOX排放在220mg/Nm3左右，降幅达65％~70%，飞灰含碳量在3%~4%之间，结焦情况明显改善；“W”型火焰锅炉改造后NOX排放降低50%左右，烟气温度小幅下降，飞灰含碳量略有增加，锅炉整体经济性变化不大，低氮燃烧效果良好。

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1 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 燃煤中NOx的生成机理

1.3 燃煤电厂低NOx燃烧技术研究现状

1.4 炉内燃烧过程的数值模拟研究现状

1.5 课题主要研究内容

2 燃烧过程的数值模型与验证

2.1 研究对象

2.2 数值计算模型与计算网格

2.3 四角切圆锅炉原始工况计算与模型验证

2.4 “W”型火焰锅炉原始工况计算与模型验证

2.5 本章小结

3 四角切圆燃烧锅炉的低氮燃烧特性研究

3.1 浓淡燃烧方式下的燃烧过程分析

3.2 二次风布置方式对低氮燃烧的影响

3.3 SOFA风设置参数对低氮燃烧的影响

3.4 低氮燃烧改造效果分析

3.5 本章小结

4 “W”型火焰锅炉低氮燃烧特性研究

4.1 乏气风布置方式对低氮燃烧的影响

4.2 二次风射流角度对低氮燃烧的影响

4.3 SOFA风设置参数对低氮燃烧的影响

4.4 低氮燃烧改造效果分析

4.5 本章小结

5 全文总结及展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

附录2 攻读硕士学位期间获得的奖励

附录3 攻读硕士学位期间参与的项目