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乏气下置600MW MIMSC技术W火焰锅炉炉内流动及燃烧特性研究

刘一波  
【摘要】:采用W火焰技术燃用低挥发份煤时有一定的技术优势,然引进的W火焰锅炉在实际运行中存在一些共性的问题,比如NO_x排放高、飞灰含碳量高等。为此,哈尔滨工业大学提出了有自身原理优势的多次引射分级燃烧技术,为完善W火焰技术提供了一种可行的技术支持。本文针对某电厂600MW超临界W火焰锅炉运行中存在的问题,提出了将拱上乏气下置于前后墙上的燃烧系统改造方案,并采用冷态单相模化试验和数值模拟的方法研究了燃烧器运行参数对该方案下的炉内流动和燃烧特性的影响规律。按1:20的比例搭建了乏气下置的单相冷态模化试验台,采用飘带示踪和热线测量研究了一次风和乏气风率配比、二三次风风率分配对下炉膛内空气动力场的影响。研究得出:一次风和乏气风率配比分别为4:6、3:7和2:8下,各工况下的炉内空气动力场对称性良好,随着一次风和乏气风率配比的减小,气流的下冲趋势逐渐增强;保持二次风和三次风风率之和不变,分别取二次风风率为27%、33%和39%,试验结果表明,下炉膛内空气动力场基本对称,而当二次风风率增大至45%时,炉内W型的空气动力场出现了严重歪斜;随着二次风风率的增加,下射气流离开喷口后的刚性增强,但在冷灰斗中下部区域的气流衰减速率增大。采用数值模拟方法研究了乏气下置后的炉内燃烧特性及NO_x排放特性,结果表明:不同一次风和乏气风率配比下(4:6、3.5:6.5、3:7、2.5:7.5、2:8),下炉膛的温度场分布均具有良好的对称性,随着一次风和乏气风率配比的减小,下炉膛的整体温度水平逐渐降低,冷灰斗区域的氧化性气氛增强,炉膛出口的温度逐渐升高;随着一次风和乏气风率配比由4:6减小到3:7,炉膛出口的NO_x排放浓度由898.68mg/m3(O2=6%)下降到847.68mg/m3(O2=6%),由3:7减小到2:8,炉膛出口的NO_x排放浓度又升高到949.78mg/m3(O2=6%)。随着二次风风率从27%增大到39%,下炉膛温度场均具有较好的对称性,下炉膛的温度水平逐渐降低,冷灰斗处的氧化性气氛逐渐增强,炉膛出口的NO_x排放浓度由668.80mg/m3(O2=6%)升高到898.68mg/m3(O2=6%),而从39%增大到45%,温度场出现了严重歪斜,下炉膛温度水平升高,冷灰斗处的氧化性气氛减弱,对应炉膛出口的NO_x排放浓度降低至809.90mg/m3(O2=6%)。关于飞灰中的可燃物含量值,其在对称燃烧条件下均处于4%左右的较低水平,只有在二次风风率为45%的非对称燃烧条件下较高为6.83%。因此综合考虑,推荐实际运行中一次风和乏气风率配比取3:7,二次风风率取33%。


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