摘要：氨煤混燃是减少燃煤电厂CO_(2)排放的一种可行方法,然而,高NO_(x)排放将是氨煤混燃所面临的主要挑战。为研究NO_(x)控制策略,该文在可灵活控制氨燃烧反应环境的一维氨煤混燃实验炉中对混氨比例(R_(NH3))、燃尽风率和炉膛温度对氨煤混燃NO_(x)生成特性的影响进行实验研究。通过对O_(2)、NO_(x)等组分沿炉膛分布的监测,揭示氨煤混燃炉内的NO_(x)生成过程。结果表明,在NH_3与煤粉预混投入方式下,NO_(x)排放随R_(NH3)增加呈先上升后降低趋势,在混氨比例约为15%时达到最大值;燃尽风率增加使NO_(x)排放显著降低;炉内O_(2)浓度分布对NO_(x)生成起着关键作用,氨煤混燃的NO_(x)生成主要由燃烧初期富氧条件下NO的大量生成和燃烧后期乏氧条件下残余NH_3对NO的还原这两个过程构成。炉膛温度升高促进了煤粉燃烧对O_(2)的消耗,使NH_3燃烧发生在相对乏氧的环境,降低了氨煤混燃的NO_(x)排放。研究结果对全尺寸燃煤锅炉氨煤混燃系统的设计和运行具有一定意义。

摘要：针对炉内烟气成分及其物性在不同燃烧方式下的变化对富氧燃烧锅炉炉内流动、温度及传热特性的影响进行了研究.研究表明,除烟气质量流量m外,不同燃烧方式间烟气成分的差异使烟气的物性有明显的不同,如密度、比热容和气体辐射吸收系数等,将显著影响炉内的流动、温度及传热分布.首先,炉内烟温取决于mc_(p)的共同作用,由于CO_(2)、H_(2)O与N_(2)比热的差异,富氧燃烧烟气的比热明显高于空气燃烧,使富氧燃烧锅炉烟气质量流量在显著低于空气燃烧条件下才可获得与之相近的炉内烟温分布;其次,由于CO_(2)、H_(2)O与N_(2)辐射性质的差异,富氧燃烧烟气的吸收系数明显高于空气燃烧,不利于炉内高温火焰与壁面的辐射换热,因此富氧燃烧需在更高炉内烟温下才可获得与空气燃烧相近的壁面传热量.因此,在设计新型富氧燃烧系统或改造现有空气燃烧系统时,需综合考虑烟气流量与成分及物性变化的影响.

摘要：为缓解热偏差造成的锅炉屏式过热器超温爆管现象,研究了某600 MW超临界墙式对冲燃烧锅炉屏式过热器的热偏差特性,分析了此锅炉屏过热偏差的形成机理并给出优化方案。为克服燃烧器与锅炉间巨大尺寸差异的限制,使计算结果准确体现燃烧器设计对炉内流动与热偏差分布的影响,首先提出一种分别模拟计算燃烧器与锅炉,以燃烧器出口平面计算结果作为锅炉燃烧器入口边界条件的计算方法,并提出了降低中层燃烧器风量及调整锅炉左右侧燃烧器风量的方法,以降低屏过高热偏差区域的烟气通量。结果表明:由于相邻燃烧器旋流相互作用,在炉内形成2束较为集中的烟气流,使高温烟气在流经屏过时形成左低右高的双峰形吸热分布,这是形成屏过双峰形热偏差分布的主要原因;所提出的2种风量调整方法均可有效降低屏过热偏差峰值,大幅降低屏过超温爆管的风险。

摘要：为研究富氧燃烧与空气燃烧锅炉之间的辐射传热特性差异,并为设计或改造新型富氧燃烧系统提供所需的理论指导,对2种燃烧方式下的炉膛流场与传热分布特性进行了数值模拟研究。首先对富氧燃烧数值模拟采用改进灰色气体加权和(WSGG)模型计算气体吸收系数的必要性进行了探讨,并将Johansson WSGG模型结合进入燃煤锅炉的CFD模型框架内,使CFD数值模型适用于富氧燃烧的辐射传热计算。在此基础上对某330 MW机组锅炉分别采用干、湿烟气再循环富氧燃烧方式及空气燃烧方式的炉膛流场与传热分布特性等进行了对比分析。结果表明:在锅炉煤量、入口气体质量流量和氧量皆相同情况下,不同燃烧方式间燃烧烟气成分及物性的差异使富氧燃烧与空气燃烧锅炉在流场、温度与炉膛传热分布等方面皆呈现出较明显的差异;富氧燃烧烟气中所富含的CO_(2)和H_(2)O的比热容高于N_(2),使采用湿烟气循环方式富氧燃烧锅炉炉膛的整体温度和吸热量明显低于空气燃烧;同时,由于CO_(2)的密度高于N_(2),富氧燃烧锅炉的整体流速低于空气燃烧锅炉,并影响了炉内的温度与传热分布。在设计富氧燃烧系统或改造现有空气燃烧系统时应考虑富氧燃烧与空气燃烧锅炉在炉膛流场与传热方面的差异,合理安排锅炉的传热分布,避免或减少锅炉受热面的改动。

摘要：我国是以燃煤发电为主的国家,为减少燃煤电厂CO_(2)排放,发展替代燃煤的低碳燃料及相应的燃烧技术十分迫切。与氢气相比,氨的储存和运输成本低,更加安全可靠,是一种更具发展潜力的能源载体和载氢低碳燃料。以氨替代部分燃煤,采用氨与煤在锅炉中混合燃烧的方式,是现阶段降低燃煤机组CO_(2)排放一个现实可行的技术选择。为验证工业尺度燃煤锅炉氨煤混合燃烧技术的可行性,设计搭建了世界最大容量的40 MW_(th)燃煤锅炉氨煤混合燃烧试验系统,包括全尺度氨煤混燃燃烧器和氨气供应系统,并在此试验台实现了0~25%混氨比例(按热值)的氨煤混合燃烧试验。结果表明,在所有混氨比例下锅炉皆具有良好的稳燃与燃尽性能,且氨煤混燃条件下煤粉的燃尽优于纯燃煤工况;通过分级燃烧,在高混氨比例下可实现锅炉NO_(x)排放低于燃煤工况。然而,燃尽风率大于20%后,进一步增加燃尽风率对降低NO_(x)排放效果不显著,但会显著增大锅炉的CO排放和飞灰含碳量,影响锅炉效率。因此,燃煤锅炉氨煤混合燃烧存在最优燃尽风率,使锅炉NO_(x)排放与燃尽均处于较优水平。锅炉运行氧量对NO_(x)排放和NH_(3)燃尽有显著影响,随运行氧量降低,锅炉NO_(x)排放显著下降,NH_(3)排放快速上升;存在一个锅炉最佳运行氧量区间,在此区间内锅炉NO_(x)与NH_(3)排放皆可保持在较低水平。工业尺度试验研究验证了燃煤锅炉氨煤混合燃烧技术的可行性,明晰了影响锅炉燃尽与NO_(x)排放的关键因素,为我国燃煤机组实现CO_(2)大幅度减排提供了一条极具潜力的技术发展方向。