330MW火电机组锅炉旋流低氮燃烧技术改造及模拟分析

摘要

近年来,我国大力推进燃煤发电机组超低排放改造,火电行业NO_(x)排放得到有效控制,但尚有一批早期投运的机组在节能减排方面存在技术瓶颈。国内某电厂330 MW机组锅炉为改善炉内燃烧特性和降低SCR系统入口NO_(x)浓度,对锅炉制粉系统、燃烧器结构和布置方式等提出了一系列改造方案。为预测改造效果,利用FLUENT软件进行了数值模拟,采用考虑详细化学反应的涡耗散概念(EDC)模型来计算伴随煤粉和气体热载体混合快速热解机理的燃烧过程,其中包含了焦炭对NO的异相还原反应。通过观察炉内流场、温度场、O_(2)和NO的分布,分析了改造方案对锅炉炉内各量场、污染物排放的影响。模拟结果表明:制粉系统改造后细煤粉比表面积加大,快速热解反应条件充分,挥发分释放速率提高,氢组分及CO含量高,消耗氧量,减少了NO生成。改变燃烧器结构和布置方式改善了炉内空气动力场,炉内速度分布更均匀,各层旋流燃烧器出口回流区及还原区较明显,也有利于煤粉气流的着火和降低NO_(x)的生成。改造后炉膛出口NO_(x)排放质量浓度可由552 mg/m^(3)下降至345 mg/m^(3),与改造前后现场试验数据较为接近,且趋势相符,从而验证了模拟方法的准确性和改造方案的合理性。