论文部分内容阅读
由于受到煤炭分布不均、煤炭运力不足、燃料成本高的影响,目前国内大多电站燃煤普遍偏离设计煤种,大量燃用质量差、含硫高的煤,易造成炉内燃烧不稳定,水冷壁结渣,燃烧效率低,环境污染。在现有煤种的条件下,为节省燃料成本又能维持锅炉原有的效率,混煤掺烧已成为火电厂的必然选择。四角切圆锅炉由于风粉混合均匀性好、燃料适应性广,非常适合于我国目前发展的需要,也是现在我国电站燃烧方式中应用最成熟、最广泛的技术,因此研究四角切圆锅炉炉内的燃烧特性和NOx的释放规律对电站锅炉的安全经济运行有重要的指导意义。 本文利用Fluent6.3软件以350MW超临界热电联产机组四角切圆煤粉锅炉为研究对象,对炉内的空气动力场和燃烧特性进行了数值研究。研究内容主要分为两大类,一是冷态数值模拟,二是热态数值模拟。 冷态数值模拟主要研究了100%负荷下炉内的空气动力场和燃尽风高度对炉内流场的影响。研究结果表明,射流从炉膛四角喷入炉膛,在炉膛中心形成了呈顺时针旋转的漩涡和负压区。湍动能的峰值出现在相邻角气流相互作用的地方,炉膛中心位置出现低湍动能区。随着燃尽风高度的降低,炉膛上部的高速区下移,湍动能降低。 热态数值模拟主要研究了燃尽风风速、煤粉浓度、煤粉掺烧和锅炉负荷对炉内煤粉燃烧特性及NOx释放规律的影响。研究结果表明,随着燃尽风风速由33m/s增大到48m/s,炉内的整体温度水平先降低后增大,炉膛出口截面的NOx质量浓度由624.67 mg/m3下降到476.87 mg/m3。煤粉浓度的对炉内煤粉燃烧过程及炉膛出口NOx排放影响显著,随着煤粉浓度由0.421kg/kg升高到0.532kg/kg,炉内的整体温度水平先降低后增大,炉膛出口截面平均NOx质量浓度从619.72mg/m3减小到461.90mg/m3。1:1掺烧无烟煤后,炉内的温度水平介于燃用设计煤种和燃用无烟煤之间,炉膛出口截面平均NOx质量为627.02 mg/m3,NOx排放量高于燃用单一煤种时的排放量。随着锅炉负荷的降低,炉内温度整体水平降低,炉膛出口截面平均 NOx质量浓度先降低后增大,锅炉负荷由80%负下降到50%时,炉膛出口截面平均NOx质量浓度由331.148 mg/m3增大到430.277 mg/m3。研究结果对350MW四角切圆锅炉实际运行中燃烧调整及降低NOx排放有重要参考意义。