某300MW锅炉不同工况低氮燃烧优化.pdf

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1、第36卷第6期东北电力大学学报Vo1．36．No．62016年12月JournalOfNortheastDianliUniversityDec．，2016文章编号：1005—2992(2016)06—0043—06某3OOMW锅炉不同工况低氮燃烧优化刘洪宪，史梦赕(东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012)摘要：低氮燃烧技术是最为有效降低氮氧化物生成和排放的方式之一，其原理多运用空气分级技术，即不同配风方式来调节炉内烟气成分变化，然而生成物变化又会产生后续的一系列变化，例如：锅炉效率，脱硝成本等。目前高效低氮燃烧技

2、术又日益引起人们的关注，因此寻找既高效又低氮的燃烧方式是必要的。针对额定工况下炉内燃烧进行模拟，调节配风方式对锅炉效率和SCR处理运行费用进行优化研究，并得出结论：在所研究工况中，燃尽风量为36％处使其总成本达到最低。关键词：低氮燃烧；炉内模拟；锅炉效率；脱硝成本中图分类号：TK223．23文献标识码：A目前，电站锅炉运行面临降低运行成本和降低污染物排放H的双重要求，高效的运行生产和低污染物排放的技术日益引起人们的关注。一般而言，煤粉高效燃烧技术与低NOx燃烧技术是互为矛盾的。根据NOx生成原理可知，降低NOx生成和排放的关键

3、在于控制燃烧区域的高温与煤粉的高浓度不同时存在，但是此方式又会影响煤粉的燃烧效率，协调好这两项技术使之达到综合最佳，就要求对煤粉燃烧全过程加以优化控制，既保证煤粉着火稳定，同时具有较低的燃烧温度，且在此温度下又能保证煤粉的燃尽。因此，本文通过调节配风方式p，以燃尽风量分别为25％、28％、32％、36％四个不同工况对炉内燃烧进行数值模拟，寻找锅炉效率和脱硝成本最佳的组合方式。1锅炉概况本文采用国电东北电力有限公司双辽发电厂2号锅炉为研究对象，该锅炉为哈尔滨锅炉有限公司制造300MW亚临界燃煤机组锅炉，型号为HG-1021／18

4、．2-HM5。研究对象为亚临界压力汽包锅炉，一次中间再热自然循环煤粉炉，锅炉燃烧方式为直流燃烧器的六角切圆锅炉。制粉系统采用正压直吹式系统，每台锅炉配备六台型号为FM340．1060的风扇磨。锅炉横截面积为14048mmxl4030inln，锅炉设计以及燃用煤种分别为乌拉盖褐煤和霍林河褐煤。设计及燃用煤质，如表1所示。表1设计及燃用煤种煤质分析收稿日期：2016—04—12作者简介：刘洪宪(1971一)，男，吉林省农安县人，东北电力大学能源与动力工程学院副教授，硕士，主要研究方向：电站锅炉燃烧技术．东北电力大学学报第36卷2不

5、同工况模拟结果2E∞dE$l耄m㈣m㈣2．1不同工况下炉内温度场分析从图1可以看出在不同工况下，炉内燃烧温度呈现先升高后降低的趋势，且在燃尽风区域后其温度减小幅度变慢。炉内燃烧所使用的低氮燃烧器，其炉内燃烧速度变化不大，所以其总体燃烧温度没有较大幅度的变化；随着燃尽风量的增加，主燃烧器区域逐渐出现还原性气氛，这对燃尽是不利的，会产生较多的未完全燃烧的气体和焦炭。在燃尽风区，随着燃尽风的喷入，在燃尽风区域温度仍然能达到焦炭和未完全燃烧气体的燃点，所以在燃尽风区域再次进行了燃烧，会有一定温度的升高，但是在水冷壁的吸热的前提下，随着

6、炉膛高度的上升其炉内温度还是下降，但是降低幅度有所减小。1O2o30柏506oheighth神尊图1不同工况下沿炉膛高度方向整体温度分布图2沿炉膛高度方向CO浓度分布图2．2不同工况下浓度场分析2．2．1CO浓度场分析从图2可以看出，随着燃尽风量的增加，主燃烧器区的氧气含量减少，逐渐加剧了CO气体生成，即不完全燃烧损失增加。在不同工况下，不完全燃烧的气体生成变化是一致的，都是在主燃烧器区域大量生成，随着烟气的流动逐渐再被燃烧达到较为低的水平浓度。在燃尽风区域CO含量基本达到稳定，炉膛出口处的生成CO含量浓度基本没有变化，且CO

7、含量较少，化学不完全燃烧损失可忽略不计。2．2．2CO2浓度场分析102030405o60102O3o4O5o6oheightheight图3沿炉膛高度变化的C02浓度分布图图4沿炉膛高度方向02浓度分布图从图3中可以看出，随着燃尽风含量的变化，各个工况的CO：生成量变化趋势大致是一致的，上升下降再上升再下降。这是因为沿着炉膛高度变化，煤粉在主燃烧器区进行燃烧，生成大量的CO；随着烟气在炉膛内流动，由于漏风等原因，在主燃烧器区和燃尽风区之间，CO的摩尔分数降低；燃尽风的加入，使得未完全燃烧的部分在燃尽风区域进行二次的燃烧，在燃

8、尽风区域CO含量增加，但是随着燃尽风的喷人，带人了大量的其他气体，CO。的摩尔分数又降低了。在不同工况下炉膛出口CO含量变化：第6期刘洪宪等：某300MW锅炉不同-Y-~．,L低氮燃烧优化45OOOOO0OOOOOOOOOOOOOO眦_睿咖瞄唧啪瞄咖咖竹晒∞舒∞∞∞两=g∞：