W型火焰鍋爐中HAP低NOx燃燒技術(shù)的實驗研究與模擬計算.pdf

1、W火焰鍋爐因其火焰行程長、爐內(nèi)的高溫煙氣向火焰根部回流而被廣泛應用于無煙煤和貧煤的燃燒。但在日常運行中也出現(xiàn)氮氧化物排放高、燃盡差、易結(jié)渣等問題。熱風包裹低NOx燃燒技術(shù)(HAP)是一種我們自主研發(fā)的新型W火焰鍋爐低NOx燃燒技術(shù)。此技術(shù)是在常規(guī)W爐的基礎(chǔ)上，布置了雙層OFA噴口，并在下爐膛增加了冷灰斗二次風和爐底二次風。旨在通過進一步的深化分級燃燒，延長煤粉顆粒在爐內(nèi)的停留時間和優(yōu)化爐內(nèi)配風來達到降低NOx排放，減小飛灰含碳量和易結(jié)渣

2、的問題。
　　 本文按照冷態(tài)單相模化實驗——冷態(tài)數(shù)值模擬——熱態(tài)試驗——熱態(tài)數(shù)值模擬的思路，對HAP技術(shù)的W火焰鍋爐的內(nèi)部流場、燃燒特性、NOx排放特性等進行了研究，為HAP低NOx燃燒技術(shù)的實際工業(yè)應用提供理論基礎(chǔ)和借鑒。
　　 冷態(tài)單相?；瘜嶒炑芯苛藨肏AP技術(shù)后爐內(nèi)流場的特性及多個主要因素對流場特性的影響。相比于常規(guī)的W火焰鍋爐，應用HAP技術(shù)的W爐內(nèi)流場具有以下特點:一次風下探深度大、爐內(nèi)充滿度高、壁面未出現(xiàn)嚴

3、重的貼壁流動、并且結(jié)渣風險較小。同時，HAP技術(shù)也能夠擴大爐內(nèi)的高溫煙氣回流區(qū)，消除冷灰斗區(qū)域的低溫反流區(qū)。實驗還研究了前后墻二次風傾角、冷灰斗二次風傾角和冷灰斗二次風位置等主要因素對HAP技術(shù)爐內(nèi)流場的影響，實驗結(jié)果表明前后墻二次風傾角為45°，冷灰斗二次風為0°布置在上部為最佳組合。采用Fluent軟件對冷態(tài)實驗的工況進行了模擬計算。實驗發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)基本吻合，驗證了HAP技術(shù)具有較大的一次風下探深度和高溫煙氣回流區(qū)，消除冷

4、灰斗低溫反流區(qū)等特點。數(shù)值計算結(jié)果也表明45°前后墻二次風，0°冷灰斗二次風布置在上部仍為最佳組合。
　　 在3.52MW的W火焰煤粉鍋爐進行HAP技術(shù)的燃用貴州無煙煤的熱態(tài)實驗研究。實驗發(fā)現(xiàn)HAP燃燒技術(shù)能夠避免爐內(nèi)的高溫區(qū)域生成大量的NOx，爐底熱風和OFA風雖然對爐內(nèi)煙氣溫度分布影響較小，但對煤粉燃盡影響較大;而冷灰斗二次風則對NOx排放影響較大。隨著爐膛出口過量空氣系數(shù)的增加，爐膛溫度先增加后趨于穩(wěn)定,NOx排放量增加。

5、經(jīng)優(yōu)化，過量空氣系數(shù)在1.1時，爐內(nèi)NOx排放和飛灰含碳量最低，燃燒最佳。實驗得到的飛灰含碳量在5％±3％，NOx排放可控制在700±200mg/m3。與改造前的普通W燃燒方式工況相比，能夠保證爐膛燃燒效率不降低，爐膛出口NOx排放量降低27.23％-61.68％。
　　 最后，本文也針對W火焰鍋爐HAP低NOx燃燒技術(shù)進行了熱態(tài)數(shù)值模擬計算，結(jié)果表明了HAP技術(shù)具有較大的一次風下探深度和較長的爐內(nèi)停留時間，同時較大的高溫煙氣回