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我国电站中应用旋流式燃烧器的锅炉约占总容量的20%。70年代国内广泛采用直流燃烧器为主,对旋流式燃烧器颇为忽视,且一般只烧Qnet,ar>168Mj/kg,Vdaf>25%的煤。随着大容量机组四角燃烧炉膛出口烟温偏差大的难题暴露,旋流燃烧器又重新得到重视。国外,如B&W公司和德国、日本、前苏联等国在许多大容量机组上采用旋流式燃烧器,燃用煤种广泛。与直流式燃烧器相比,旋流式燃烧器具有布置方便、炉膛内热负荷均匀、炉膛出口烟温和烟速分布较均匀,过热蒸汽温度偏差小的优点,并且还具有能降低过热器与再热器的金属最高点温度、减少了局部结渣的特点。 近年来,随着我国火力机组向着大容量、高参数的发展以及国外先进的大型锅炉制造技术的引进,一些新型的旋流燃烧技术在电站锅炉上的应用越来越多。然而,由于我国电站锅炉燃煤的煤质特性与国外的有一定的差别,因此,尽快掌握这些新型旋流燃烧器的设计思路和运行特性,对我国大型电站锅炉的设计、制造以及运行具有十分急迫与现实的意义。 本文首先分析了我国电站燃煤锅炉的运行情况与存在的主要问题,介绍了旋流燃烧器与直流燃烧器在电站锅炉中的应用情况。接着介绍了煤粉锅炉炉内燃烧过程数值模拟方法的研究现状及发展方向,着重介绍了几种新的数值计算方法。 接着,本文对国内外常用的几种典型旋流燃烧器的结构特点和燃烧特性进行了综述,结合我国几台大型锅炉的运行业绩,比较了旋流燃烧器和直流燃烧器锅炉运行特性,并分析了旋流燃烧器的发展趋势。 最后,对一台旋流燃烧器锅炉的炉内燃烧过程进行了数值模拟。模拟了不同旋流强度、不同浓淡比、加装OFA及不同煤粉细度等工况时炉内的燃烧过程。通过对炉内温度场、氧量场、NOx生成量以及燃尽率计算结果,详尽地分析和研究了该炉双调风旋流燃烧器的燃烧特性,并分析和总结了各种影响因素对该炉炉内燃烧工况、结渣倾向、高温腐蚀以及NOx排放等的影响。这些模拟的结果,将为该炉安全经济运行以及旋流燃烧器锅炉燃烧器的设计与运行提供依据。