微油量点燃煤粉实验研究与数值模拟

【摘要】：我国石油资源匮乏,大量需求依赖进口,燃煤机组在启停和低负荷稳燃时需消耗大量燃油,因此研制锅炉节油技术,降低发电成本,对我国国民经济可持续发展具有重大意义。目前的电站锅炉节油技术主要有无油点火技术和微油点火技术。本文针对微油点火技术进行了实验与数值模拟研究。 本文实验部分按照与某电厂660MW机组W火焰锅炉尺寸相同的单只微油量侧向点燃煤粉燃烧器试验台上进行了贫煤的点火试验,获得了不同煤粉浓度及一次风速对微油量点燃贫煤煤粉燃烧过程的影响。当煤粉浓度由0.27kg/kg增加到0.80kg/kg时,燃烧器中心线以及两侧距离中心线116.5mm处的温度场逐渐降低,布置油枪侧温度高于油枪对侧温度,煤粉燃尽率和C、H消耗率降低,燃烧器出口中心处的氧量为0.41-3.64%,煤粉在燃烧器内流动和燃烧产生的阻力为1400-2200Pa。当一次风速从15m/s到30m/s变化,贫煤煤粉均能被点燃,火焰明亮。15m/s风速时煤粉浓度0.99kg/kg,浓度高不利于点燃,30m/s风速下一次风和煤粉动量大,导致管道内火焰扩散不均匀,靠近油枪边壁温度高于900℃,综合考虑燃烧状况和边壁温度,20、25m/s为最佳风速。燃烧器出口中心处的氧量为1-3%,煤粉在燃烧器内流动和燃烧产生的阻力为1300-1800Pa。 本文数值模拟部分采用三维数值模拟的方法研究了燃用烟煤的800MW锅炉上的单只微油量中心点燃旋流煤粉燃烧器的燃烧特性。燃烧系统中包含燃煤和燃油,对气相燃烧模拟采用二混合分数方法。通过模拟得到在油煤混燃时,火焰中心并不在燃烧器的正中心,燃烧初期火焰中心在主油枪侧,随着辅助油枪侧燃油逐渐被点燃,火焰中心逐渐移至辅助油枪侧。燃烧内部中心区域温度高,靠近边壁处温度低,燃烧器出口中心处氧气浓度接近0。将数值模拟所得温度场和气体成分与实验测量结果进行对照,表明计算模型合理。