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传统燃烧控制理论与技术

来源：洁净煤技术

煤炭作为我国的主要能源，长期占据不可替代的重要地位。近年我国经济高速发展，雾霾等空气污染现象时有发生，环境污染不容忽视。虽然国内大部分燃煤电厂均已实现超低超净排放，而如何进一步降低氮氧化物等污染物排放，提高经济效益仍是研究重点。

行业视野: 煤化工
类别; 83个
关键词; 86位
专家; 18篇
论文; 14653IP
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直吹式制粉系统风粉偏差对机组灵活性的影响

作者(Author)：刘定坡, 杨培军, 冯扩磊, 刘洋, 员盼锋

摘要：近年来，风能发电和太阳能发电装机容量迅速增长，为提高新能源的消纳能力，燃煤机组灵活性运行是大势所趋。目前，大容量电站锅炉普遍配置直吹式制粉系统，磨煤机出口一次风管风粉分配偏差大的问题普遍存在，风粉分配偏差大直接限制机组灵活性运行。从制粉系统设备角度分析了磨煤机出口并联一次风管风粉分配偏差大的原因。对由于风粉分配偏差大导致锅炉运行过程中产生的各种问题如火焰偏斜、结焦、高温腐蚀、NOx排放量高、飞灰可燃物高、锅炉效率低等进行阐述。该问题在机组灵活性改造过程中表现尤为突出，锅炉低负荷运行时，一次风管风粉分配偏差大会造成锅炉着火距离增大，燃烧不稳定甚至灭火的可能。炉内热负荷不均会导致锅炉汽水侧偏差加剧，恶化传热，受热面超温，直接影响机组运行安全。为改善一次风管风粉分配偏差，对比分析各种煤粉分配器的性能和优缺点，并阐述煤粉分配器在电站锅炉的应用情况和效果。由此，随着灵活性运行工作的深入，需要对灵活性运行机组制粉系统进行改造，加装相匹配的煤粉分配器，改善风粉分配特性，提高机组运行稳定性和安全性。

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洁净煤技术

2019年第02期

668

192
1000MW超超临界锅炉折焰角斜坡积灰与塌灰计算分析

作者(Author)：高毅, 姚凯, 张海丹, 刘丹, 杨冬

摘要：超超临界燃煤发电技术是煤炭清洁利用的重要途径。超超临界锅炉中П型锅炉炉膛出口与水平烟道连接处的折焰角部位由于存在回流区极易形成积灰，严重影响锅炉安全运行。通过对超超临界燃煤锅炉折焰角积灰进行机理分析，包括灰粒与沉积层之间的黏结力和破坏灰粒沉积的力，建立折焰角积灰数学模型和塌灰预判模型，从而给出是否发生塌灰现象的预判结果，为电站安全运行及维护提供指导方案。该积灰与塌灰预判模型利用煤质相关参数、锅炉设计参数以及运行数据，得到烟气中煤灰颗粒的运动速度、深入沉积层深度和表面张力大小，从而定量计算出灰粒在折焰角斜面单位面积上的黏结力和灰粒对沉积层的冲击力，并根据单位面积上的黏结力、重力以及摩擦力之间的平衡关系得到折焰角部位理论最大积灰高度和实际最大积灰高度。当理论最大积灰高度大于实际最大积灰高度时，沉积层的摩擦力和黏结力大于重力沿折焰角斜面的分力，折焰角斜坡灰不会发生塌灰现象，反之，当理论最大积灰高度小于实际最大积灰高度时，则会发生塌灰现象。针对浙江浙能台州第二发电有限责任公司1000 MW超超临界П型布置煤粉锅炉折焰角积灰与塌灰特性进行了计算分析，结果表明，当炉膛出口烟温为1035 ℃，燃用设计煤种时，折焰角部位实际积灰高度为2.48 m，小于重力平衡高度6.69 m，该锅炉折焰角部位不会发生塌灰现象，折焰角设计及运行合理可行，超超临界锅炉折焰角斜坡积灰与塌灰预判模型对锅炉设计及优化运行具有参考价值。

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洁净煤技术

2019年第02期

670

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循环流化床锅炉炉膛横向温度非均匀性模型研究

作者(Author)：胡南, 徐梦, 杨海瑞, 吕俊复, 张戟

摘要：随着循环流化床锅炉不断向大型化高参数发展，炉膛截面在尺度上已远超过化工领域的循环流化床反应装置，炉膛内运行参数的横向非均匀性问题愈发突出，尤其是横向温度偏差问题，严重影响锅炉汽水系统安全和高效运行。针对300 MW亚临界三分离器循环流化床锅炉燃烧系统建立二维整体小室模型，模型以分离器为回路单元将截面划分为3个并联的小室，包括炉内气固流动模型、密相区气固横向扩散模型、稀相区气固横向扩散模型、燃烧模型及传热模型等子模型。模型计算和实炉测试结果显示，炉膛宽度方向的温度分布存在明显的不均匀性，炉膛中间小室温度高于炉膛两侧小室，并且温度偏差沿床高方向一直存在。稀相区扩散系数的取值对温度横向分布有明显影响，根据模型计算和测试数据结果比较分析，稀相区的扩散系数取值应在0.006~0010 m2/s。密相区颗粒横向混合扩散作用强烈，改变各个给煤点给煤量分配时，局部浓度变化很快被强烈的横向混合扩散作用消除，因此炉膛横向温度分布受给煤量分布变化的影响较小，与测试结果一致。导致炉膛温度偏差的主要原因是两侧小室内水冷壁面积比中间小室多，使两侧小室温度偏低，通过调整炉内屏式受热面的布置位置，可有效改善温度分布不均的问题。

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洁净煤技术

2019年第02期

515

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下行移动床颗粒流动特性冷模试验研究

作者(Author)：杨帆, 郑雄, 李建波, 王泉海, 薛景文, 陆凯, 卢啸风

摘要：针对目前大宗固体颗粒余热回收常存在换热不充分、气固流动阻力大、回收得到的余热质量较低等问题，提出了一种气固交叉流动移动床高温颗粒冷却技术方案，并在自行设计的工业级试验装置上利用CFB锅炉炉渣完成了冷态条件下的颗粒流动特性试验研究。通过取样与高速摄影仪拍摄相结合的方式对颗粒流动特性进行测量，分析讨论了颗粒流通截面尺寸对颗粒流动特性的影响和错流段空截面风速对颗粒流动稳定性的影响。结果表明:直流段截面中部颗粒下行速度基本一致，在忽略边壁影响的条件下，计算得到直流段正面和侧面流动指数MF1均大于0.3，认为直流段颗粒流动为整体流状态;通过对不同位置颗粒取样，发现各取样点颗粒的质量分数最大相差约14.4%，在实际工程中可认为扩大段颗粒整体流动均匀，但不同位置的颗粒粒径分布存在差异;随着横向风速的增大，颗粒携带速率增大，流过下行移动床的水平风速不能超过1.45 m/s。

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洁净煤技术

2019年第02期

483

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动态分离器内部流场的PIV测量

作者(Author)：张红霞, 王玉召, 张海

摘要：基于PIV技术,采用角位移传感器和内窥镜头，测量了带静态导流叶栅的动态分离器内分离区域的流场。气流在静叶栅外的环形区域呈强湍流旋转流动，叶轮转速对该区域的流场几乎没有影响。气流在静叶内呈涡流流动，涡心位置随叶轮转速提高逐渐向后移动，区域位置越低，涡心离叶片背风面越近，涡越扁长。在静叶栅和叶轮之间的区域，气流随叶轮做旋转运动，叶轮转速越高气流旋转越强。在动叶内，气流沿流道呈均匀流动，气流流动方向与叶片之间的夹角随叶轮转速提高而增大。动态分离器内的气固分离分为三级分离：第1级是静叶栅外环形区域的离心分离，该级分离作用几乎不受叶轮转速的影响;第2级为静叶内的撞击分离和旋涡分离;第3级分离发生在叶轮入口区域，既有离心分离，又有撞击分离，叶轮转速对后两级的分离作用有较大影响。

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洁净煤技术

2019年第02期

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燃煤电站锅炉总风量跟随负荷控制理念分析

作者(Author)：周怀春, 范海鸿, 赵钧, 刘尧平, 程超, 曾雄伟, 唐文, 刘兴, 谭厚章

摘要：传统锅炉燃烧风量基于风、煤配比的概念，根据燃料量进行前馈粗调，再基于排烟氧含量的偏差进行反馈细调，燃料的调节会作用到风量的控制。智能发电技术的发展需要对现有燃烧控制的基本方法加以创新。燃煤发电机组控制的本质是负荷控制，即根据负荷指令控制从燃料化学能释放到汽轮发电机做功发电的各个能量转化环节。笔者分析了不同煤种燃烧产生相同的热量(对应大致相同的能量水平以及机组的发电功率)所需的理论空气量基本不变代替，该结论与目前国内外相关权威技术著作中的结论相符。因此提出用“风碳比”的概念代替“风煤比”，即一定空气量与完全燃烧的碳量的比值，“风碳比”(质量比)约为11.5，该值对不同煤种大致均为常数。并进一步提出了空热当量的概念，即在受限空间(炉膛)内任何煤种连续稳定燃烧每千克空气释放的热量，约为定数3.01 MJ/kg air。在此基础上，提出应主要根据负荷的变化对锅炉总送风量进行控制，相同负荷下的总送风量控制可基本忽略燃料变化的影响。锅炉燃用煤种改变后，若锅炉效率下降，需燃料在炉内产生更多的热量，因而需增加锅炉送风量。本文的风量控制理念已在一台300 MW燃煤四角切圆燃烧发电机组上得到了成功应用，从2017年8月投运到现在，投入率超过80%，为实施风、煤独立解耦锅炉燃烧控制新策略奠定了基础。

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洁净煤技术

2019年第02期

1232

582
风扇磨出口氧量对塔式炉燃烧特性影响数值模拟

作者(Author)：翟永强, 杨永伟, 张路涛, 孙培波, 高磊, 程智海

摘要：风扇磨出口氧量变化直接影响褐煤的燃烧效率及氮氧化物(NOx)的生成。采用Fluent150对某660 MW超临界机组风扇磨出口氧量分别为8%、10%、12%、14%、16%工况下燃料在塔式炉内的流动特性、燃烧特性以及NOx的生成规律进行数值模拟研究。结果表明，随着风扇磨出口氧量的增加，火焰中心和炉膛出口烟温降低，调整风扇磨出口氧量可有效控制火焰中心位置及炉膛出口烟温，避免抽烟口处烟温过高而导致抽烟口结焦;同时，炉膛出口NOx含量增加。综合对比风扇磨出口不同氧量工况下煤粉燃烧特性与NOx的生成规律，得出风扇磨出口最佳氧量为10%。

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2018年第06期

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四角切圆无烟煤燃烧系统灵活性改造优化研究

作者(Author)：熊英莹, 谭厚章

摘要：为解决无烟煤锅炉燃烧中存在的着火性能差、燃尽率低、锅炉设备燃烧不稳、效率下降、受热面结渣严重等问题,对某220 t/h燃烧无烟煤锅炉进行燃烧系统灵活性改造优化研究。通过热态试验,研究煤粉细度、锅炉负荷、磨煤机启停、三次风、二次风、瓦斯等因素对煤粉着火的影响;通过冷态试验,计算冷态下一、二、三次风风速,试验包括飘带试验、炉膛速度场的测量、贴壁速度场的测量。220 t/h无烟煤锅炉灵活性改造方案为:假想切圆直径为700 mm,对应的实际切圆直径为4 000 mm;下一次风喷口的V型由垂直方向改为水平方向;将原上一次风百叶窗水平浓淡燃烧器喷口V型稳燃体去除,改为直板型;卫燃带面积由80.64 m2调整为63.36 m2;加装4台瓦斯流量表。通过优化研究,提出了修正后的冷态实际切圆大小的计算公式,确定修正系数Kxs=1.132,并做出实际切圆与一次风速、二次风速的关系曲线。改造后试验机组最大限度地减轻锅炉受热面结焦,掺烧劣质煤的运行特性明显改善,飞灰含碳量平均控制在3.29%,优化方案可在无烟煤燃烧锅炉灵活性改造中推广。

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2018年第01期

883

382

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