660MW拱上布置燃尽风W火焰锅炉单相流动特性试验研究

论文摘要

未来很长一段时期内,我国以煤为主的能源结构现状不会改变,在能源消费结构中,大部分煤炭用于火力发电。无烟煤和贫煤在我国的煤炭储量中所占比例较高,比例超过40%,W型火焰锅炉是一种非常适用于燃用难燃煤的炉型。从20世纪80年代引进国内以来,该类型锅炉在我国得到了很大的发展。在实际运行过程中,出现了一些问题,相关部门也进行了一些改造。“十二五”期间国家将氮氧化物(NOx)纳入了总量控制指标体系,但是对于W型火焰锅炉抑制NOx排放的问题相关研究还较少。本文就是针对一种应用于W型火焰锅炉的低NOx燃烧技术进行冷态空气动力场试验研究。针对某电厂W型火焰锅炉运行过程中存在的NOx排放高的问题,按照1:15的比例进行模化,搭建冷态实验台。采用烟雾示踪试验和冷态单相空气动力场试验研究确定最佳的燃尽风(OFA)风率以及OFA喷口的下倾角度。总风量保持不变,研究了OFA风率对下炉膛流场以及OFA区域流场的影响。随着风率的增加浓煤粉气流的穿透深度有逐渐减小的趋势,当OFA风率超过20%时,浓煤粉气流只能到达F风二次风喷口中上部区域。随着OFA风率的增加,OFA气流的穿透能力逐渐增强,当风率为10%、15%时,射流不能到达炉膛中心区域。当风率为20%、25%时,OFA动量增加,气流进入炉膛后有足够的刚性和射流强度,在炉膛中心位置和上行气流混合。保持OFA风率不变,研究了OFA角度对炉内单相流动特性的影响。当OFA角度为15°和20°时,射流都能在炉膛中心位置混合,并且随着角度的增加,射流的混合点降低;当角度增加到25°和30°时,随着角度的增加,OFA射流的水平动量逐渐减小,因此水平穿透能力下降,不能到达炉膛中心位置,OFA气流和上行气流的混合变差,另外,在此角度下,由于OFA和浓煤粉气流之间夹角太小,OFA气流对浓煤粉气流射流有干扰作用,造成浓煤粉气流向炉膛中心偏斜,射流深度变浅,缩短了颗粒停留时间,不利于煤粉颗粒在下炉膛的燃尽。为了保证前后拱位置的OFA气流能够较好的和上行气流混合同时使混合点尽可能低,以及保证下炉膛煤粉颗粒的穿透深度,综合考虑应选择下倾角度为20°。因此可以看出OFA风率的大小和角度的变化对空气动力场具有较大的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 燃煤NOx的产生与控制
• 1.2.1 燃煤NOx的产生机理
• 1.2.2 燃煤NOx的控制技术
• 1.3 W型火焰锅炉分类及其发展
• 1.3.1 W型火焰锅炉类型
• 1.3.2 W型火焰锅炉燃烧技术存在的问题
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 目的与主要研究内容
• 第2章 试验系统和试验方法介绍
• 2.1 模化锅炉原型介绍
• 2.1.1 锅炉结构参数及燃烧系统介绍
• 2.1.2 运行中存在的问题及工程改造
• 2.2 试验系统介绍
• 2.2.1 冷态模化原理
• 2.2.2 试验系统介绍
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 烟雾示踪原理及方法
• 2.3.2 热线试验系统简介
• 2.4 本章小节
• 第3章 烟雾示踪试验研究
• 3.1 试验工况安排
• 3.2 试验结果
• 3.2.1 不同OFA风率下示踪结果分析
• 3.2.2 不同OFA角度下示踪结果分析
• 3.3 本章小节
• 第4章 OFA风率及角度对炉内速度场的影响
• 4.1 试验工况安排
• 4.2 数据处理方法及试验结果
• 4.2.1 OFA风率对炉内流场的影响
• 4.2.2 OFA角度对炉内流场的影响
• 4.3 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 致谢