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内外二次风配比对改造的W火焰锅炉炉内特性的影响

王炳楠  
【摘要】:低挥发分煤在我国储量丰富,我国电厂广泛燃用低挥发分煤,特别是无烟煤。而W火焰锅炉因具有保持炉内高温,煤粉颗粒在炉内的停留时间长的特点,是燃用无烟煤的主要炉型,但保证无烟煤稳燃的条件下,很难同时保证煤粉及时点火和良好燃尽,而且普遍存在NOx排放量高的问题。NOx是一种危害人类健康,严重破坏环境的空气污染物,在中国,燃煤电厂烟气中的NOx成为了提供NOx的罪魁祸首。国内对于采用直流燃烧器的各类W火焰锅炉的NOx控制技术方案相对较多,但对于采用旋流燃烧器的巴威型W火焰锅炉的低氮改造相对较少。为此,哈尔滨工业大学燃烧工程研究所对一台300MW采用旋流燃烧器的巴威型W火焰锅炉进行了低氮燃烧技术改造,该技术主要包括在上炉膛喉口处引入直流缝隙式OFA喷口以及在旋流燃烧器靠近炉膛中心一侧加装弧形挡块,从而减小燃烧器一侧内、外二次风道的流通面积,形成偏心的旋流燃烧装置。而本文,即通过改变内二次风率与外二次风率的配比,探究单只偏心旋流燃烧器喷口区域的流场分布及混合情况,同时探究装有改造的偏心旋流燃烧器的锅炉全炉膛的流场特性规律。为探究单只偏心旋流燃烧器喷口区域的流动特性规律,首先进行单只燃烧器速度分布实验,利用恒温热线风速仪二维平面转换法,得到单只燃烧器喷口区域所测平面的三维速度分布;为探究单只偏心旋流燃烧器喷口区域的气流混合规律,在原有的速度分布实验系统基础上加以改进,利用热电偶组,得到单只燃烧器喷口区域所测平面一次风的三维浓度分布;为探究装有改造的偏心旋流燃烧器的锅炉全炉膛的流场特性规律,进行了全炉膛流场特性实验,利用恒温热线风速仪,得到了过燃烧器一次风中轴线纵剖面的二维速度分布。以上实验均在内二次风率与外二次风率的配比为3:7、4:6、5:5、6:4的四组工况下进行,通过对比各工况流场特性规律,从而得到改善锅炉经济性能与环保性能的最优内外二次风风率配比。根据以上实验发现了不同内二次风与外二次风风率配比下单只偏心燃烧器喷口区域与全炉膛流动特性的定量规律。随着内、外二次风配比的增加,一次风气流的刚性减弱,燃烧器中心侧气流的扩散作用增强,燃烧器径向远端气流的卷吸作用减弱,燃烧器喷口区域气流的整体旋转度变化不大,一次风与内二次风在轴向和径向的混合强度均增大,但一次风在径向的均匀度减弱,而燃烧器向火侧相对于背火侧,气流径向扩散范围增大,但旋流程度有所削弱,一次风浓度高于背火侧,且一次风与内二次风的混合强度要逊于背火侧。而对于全炉膛流动特性的定量规律,随着内、外二次风配比的增加,上炉膛燃尽区域流场始终处于对称且空间利用率相对较好,而下炉膛流场则由不对称趋于对称,但气流下射深度衰减严重,下炉膛空间利用率减低,当内、外二次风配比在5:5的工况下,下炉膛流畅对称性与主气流下射深度达到最佳平衡点,下炉膛空间利用率达到最佳,全炉膛流场特性达到最佳。在锅炉实际运行中,将内二次风与外二次风风率配比调节为5:5作为最优配比,来调节其他锅炉配风,从而使锅炉的经济性能与环保性能达到最佳。


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