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一台600MW W火焰锅炉掺烧烟煤炉内流动及燃烧特性研究

王亮  
【摘要】:W火焰锅炉具有独特的炉膛结构和配风方式,被广泛用于燃烧低挥发分煤种。由于我国近期煤炭市场的变化,部分地区烟煤价格下降,为降低NO_x排放并提高经济性,一些W火焰锅炉开始掺烧烟煤,而W火焰锅炉是专为燃用无烟煤和贫煤而设计,实践表明,锅炉掺烧烟煤会引起结渣、SCR入口烟温超温及减温水投放量增加等问题。为掌握某电厂600MW W火焰锅炉掺烧烟煤时炉内流动及燃烧特性,本文通过工业试验对煤质、燃烧器着火点、炉膛温度和SCR入口烟温及排烟温度等参数进行测量与研究,接着采用数值模拟的方法研究了不同燃烧器结构和分级风下倾角度对炉内流动和燃烧特性的影响。工业试验结果表明:原贫煤干燥无灰基挥发分为17.05%,掺烧的烟煤比原来的贫煤干燥无灰基挥发分高20.17%;580MW负荷下燃烧器着火曲线的变化趋势为经过一段波动之后迅速上升,在2.72m处开始着火;下炉膛上部比下炉膛下部温度高47℃;高负荷下SCR入口烟温部分测点出现超温的现象,此时已经达到最大烟煤掺烧比例16.7%。根据工业试验结果发现烟煤的高挥发分导致煤粉燃烧更加剧烈,下炉膛火焰中心偏上,SCR入口烟温超温。在工业试验结果的基础上提出燃烧器优化方案,包括取消环形二次风旋流叶片和中心风,一次风管与环形二次风管轴线平行,并靠近炉膛中心一侧布置,通过数值模拟结果发现:与原燃烧器结构相比,新结构燃烧器拱上气流下冲深度比原结构更大,着火距离延长0.34m,火焰中心靠下,炉膛出口温度降低61℃,可改善SCR入口烟温超温的现象,NO_x排放量降低40mg/m~3(6%O_2),飞灰可燃物含量降低1.11%,炉膛出口氧量降低0.42%。在新燃烧器结构基础上,不同分级风下倾角度数值模拟结果表明:除分级风下倾角度为60°外,冷灰斗区域都形成回流区,流场较为稳定,随着分级风下倾角度的增加,NO_x排放量先降低后升高,当分级风下倾角度从0°增加到30°时,飞灰可燃物含量从从3.84%降至3.35%,分级风下倾角度增至45°,飞灰可燃物含量基本不变,分级风下倾角度增至60°时,飞灰可燃物含量升至3.44%,在分级风下倾角度为30°下NO_x排放量和飞灰可燃物含量达到最低,炉膛出口氧量与飞灰可燃物含量变化一致,炉膛出口温度在不同分级风下倾角度下变化不大。综合以上分析结果,优化的新结构燃烧器可有效改善SCR入口超温的问题,炉膛出口NO_x排放量和飞灰可燃物含量也有所降低,推荐分级风下倾角度为30°,此时锅炉达到较佳性能。


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