采用旋流燃烧器300MWeW火焰锅炉燃烧及NOx生成数值模拟

• 作 者: 张佳
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: W火焰锅炉 旋流燃烧器 燃烧特性 数值模拟

我国丰富的无烟煤储量导致燃用无烟煤电站容量剧增。W火焰锅炉因具有着火条件好、火焰行程长、煤粉燃尽率高等特点,是目前燃用无烟煤的主要炉型。国内W火焰锅炉实际运行中存在燃烧差和NOx排放高等急需解决的问题,近年来国内学者用诸多实验方法对W火焰锅炉展开研究,由于实验研究多方面的局限性,“计算机数值模拟”方法得到推广使用。本文采用流体力学计算软件FLUENT对某电厂采用旋流燃烧器300MWeW火焰锅炉炉内燃烧进行全面数值模拟。计算在锅炉全负荷时,不同二次风与分级风风量比、不同内外二次风叶片角度下炉内燃烧过程,对比炉膛截面的流场分布、温度场分布、各组分浓度分布以及NOx分布情况,并比较沿炉膛高度方向上温度、组分浓度变化规律以及炉膛出口NOx排放量和飞灰含碳量大小,进而分析该型锅炉炉内燃烧特性。选取该电厂实际运行参数下热态工业试验得到的测点温度分布和组分浓度分布与相同参数设置下数值模拟计算得到的对应测点数据进行对比,模拟与试验误差在20%以内,验证模型选取和模拟方法正确。数值模拟结果显示:二次风与分级风风量比增大对煤粉着火影响很小,二次风风量增大,下炉膛高温区温度水平提高、火焰中心下移,但变化幅度均较小,同时分级风风量减少导致分级燃烧效果变差。内外二次风叶片角度变化对炉内燃烧过程影响规律基本一致,但外二次风叶片角度的影响幅度要大于内二次叶片角度,且仅外二次风叶片角度很大时燃烧器出口出现中心回流区;内外二次风叶片角度增大,煤粉着火提前,下炉膛高温区温度水平提高、火焰中心上移,分级燃烧效果变差。综合考虑燃尽效果、炉内结渣风险及NOx排放,建议该电站锅炉最优运行参数选择:二次风与分级风风量比为6:1到7:1之间,内二次风叶片角度为45°左右,外二次风叶片角度为25°到35°之间。