李德波，　徐齊勝，　沈躍良，　劉亞明，　溫智勇

(廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院，廣州 510080)

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660 MW四角切圓鍋爐低氮改造后變磨煤機(jī)組合方式下燃燒特性數(shù)值模擬

李德波，徐齊勝，沈躍良，劉亞明，溫智勇

(廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院，廣州 510080)

利用Ansys Fluent 14.0軟件對(duì)某電廠660 MW四角切圓鍋爐低氮改造后變磨煤機(jī)組合方式下的燃燒特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了爐內(nèi)的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、組分場(chǎng)和污染物的分布，并將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)量值進(jìn)行了比較.結(jié)果表明：增加分離燃盡風(fēng)(SOFA)后的溫度分布較均勻，切圓形成較好，沒(méi)有出現(xiàn)火焰貼墻現(xiàn)象;在燃燒器區(qū)域，不同磨煤機(jī)組合方式下，溫度沿爐膛高度方向逐漸升高;在緊湊燃盡風(fēng)(CCOFA)與SOFA噴嘴之間的區(qū)域，爐膛橫截面平均溫度沿爐膛高度方向先降低、再升高、最后降低；在SOFA噴嘴以上的區(qū)域，不同磨煤機(jī)組合方式下的爐膛橫截面平均溫度曲線(xiàn)基本重合，且沿爐膛高度方向逐漸降低；在CCOFA與SOFA噴嘴之間的區(qū)域，不同磨煤機(jī)組合方式下，NOx質(zhì)量濃度沿爐膛高度方向逐漸降低，而在SOFA噴嘴以上的區(qū)域NOx質(zhì)量濃度先升高后降低，但其變化幅度較緩慢；當(dāng)磨煤機(jī)組合方式為ABCEF時(shí)，爐膛出口NOx平均質(zhì)量濃度最高，為382.2 mg/m3；當(dāng)磨煤機(jī)組合方式為ABCDE時(shí)，爐膛出口NOx平均質(zhì)量濃度最低，為307.4 mg/m3.

四角切圓鍋爐； 低氮改造； 燃燒特性； NOx； 數(shù)值模擬

隨著環(huán)境治理的形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻，我國(guó)對(duì)NOx的排放限制日益嚴(yán)格.目前，國(guó)內(nèi)外電站鍋爐控制NOx的技術(shù)主要有2種[1-4]：一種是控制NOx的生成，主要是在燃燒過(guò)程中通過(guò)各種技術(shù)手段改變煤的燃燒條件，從而減少NOx的生成量，即各種低NOx技術(shù)；另一種是NOx生成后的轉(zhuǎn)化，主要是將已經(jīng)生成的NOx通過(guò)技術(shù)手段從煙氣中脫除，如選擇性催化還原法(SCR)和選擇性非催化還原法(SNCR).

李德波等[5-7]對(duì)某220 t/h四角切圓鍋爐再燃改造前后及不同風(fēng)速下?tīng)t內(nèi)的氣流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和污染物排放特性進(jìn)行了研究.結(jié)果表明：采用大渦數(shù)值模擬方法(LES)的計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，再燃改造后爐膛溫度分布更加均勻，再燃噴口附近形成了還原性氣氛，降低了NOx濃度.

某電廠由于NOx排放質(zhì)量濃度高[8-12]，采用增加分離燃盡風(fēng)(SOFA)來(lái)降低NOx質(zhì)量濃度.筆者利用Ansys Fluent 14.0軟件對(duì)該電廠低氮改造后變磨煤機(jī)組合方式下的燃燒特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，并將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證來(lái)保證數(shù)值模擬的有效性，研究了爐內(nèi)速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、組分場(chǎng)和污染物的分布，為該電廠低氮改造后的效果評(píng)價(jià)以及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中變磨煤機(jī)組合方式提供了重要的參考依據(jù).

1　鍋爐設(shè)備情況

所研究的鍋爐為660 MW亞臨界壓力、一次再熱、單汽包、控制循環(huán)四角噴燃雙切圓燃煤鍋爐.鍋爐高56.995 m，寬16.44 m，深19.558 m,爐膛橫截面為長(zhǎng)方形.燃燒制粉系統(tǒng)為中速磨直吹式，采用直流式寬調(diào)節(jié)比擺動(dòng)式燃燒器，燃燒器分6層，每一同層燃燒的4個(gè)一次風(fēng)(即煤粉氣流)噴嘴與同一臺(tái)磨煤機(jī)連接.6臺(tái)磨煤機(jī)各自構(gòu)成基本獨(dú)立的6個(gè)制粉子系統(tǒng)，5臺(tái)投運(yùn)已能滿(mǎn)足鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)的需要.4組燃燒器分別布置在爐膛下部4個(gè)切角處，形成典型的切圓燃燒方式，燃燒器總高度為11.266 m，燃燒器軸線(xiàn)與爐膛前、后墻夾角分別為43°和35°.每組燃燒器在高度方向上最上方布置2個(gè)燃盡風(fēng)噴嘴、6個(gè)一次風(fēng)噴嘴(A、B、C、D、E和F)和7個(gè)供給燃料燃燒所需空氣的二次風(fēng)噴嘴(AA、AB、BC、CD、DE、EF和FF)，一、二次風(fēng)噴嘴呈均等配風(fēng)方式間隔布置.

在模擬中，最上層磨煤機(jī)停運(yùn).改造后4對(duì)SOFA以水平對(duì)沖方式安裝，進(jìn)一步降低了鍋爐NOx排放量.改造后由于總風(fēng)量沒(méi)有變化，且二次風(fēng)中一部分風(fēng)量分配到SOFA中，使得二次風(fēng)噴嘴改造后的噴口面積變小，但除了最上層CCOFA的噴嘴高度有所變化，其余一、二次風(fēng)噴嘴高度均沒(méi)有改變.改造后SOFA開(kāi)度為100%情況下，SOFA與CCOFA占總二次風(fēng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37.2%，僅SOFA就占26.8%，與改造前的20.4%(只有CCOFA)相比有了很大提升.SOFA改造示意圖見(jiàn)圖2.

(a) 鍋爐本體

(b) 燃燒器橫截面

2　低氮改造數(shù)值模擬

2.1數(shù)學(xué)模型及數(shù)值模擬工況

計(jì)算中采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型模擬氣相湍流，采用混合分?jǐn)?shù)/概率密度函數(shù)(PDF)模型模擬組分運(yùn)輸和燃燒，采用單PDF模型模擬純煤燃燒，采用顆粒隨機(jī)軌道模型模擬煤粉顆粒的運(yùn)動(dòng)，采用雙方程平行競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)模型模擬煤的熱解，采用動(dòng)力/擴(kuò)散控制反應(yīng)速率模型模擬焦炭的燃燒，輻射傳熱計(jì)算采用P1法，離散方法均采用一階迎風(fēng)格式.中心風(fēng)和一、二次風(fēng)均采用質(zhì)量入口邊界條件，入口處其質(zhì)量流量和風(fēng)溫根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)而定.對(duì)燃盡風(fēng)和周界風(fēng)進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，根據(jù)其實(shí)際尺寸建立入口模型，燃盡風(fēng)和周界風(fēng)也采用質(zhì)量流量入口邊界條件，其質(zhì)量流量根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)及變工況條件計(jì)算得到.出口邊界條件采用壓力出口，壓力設(shè)置為-80 Pa；爐膛壁面采用標(biāo)準(zhǔn)壁面方程，無(wú)滑移邊界條件，熱交換采用第二類(lèi)邊界條件，即溫度邊界條件，給定壁面溫度為690 K、壁面輻射率為0.8.

圖2　SOFA改造示意圖

先通過(guò)冷態(tài)計(jì)算獲得一定收斂程度的流場(chǎng)，然后再進(jìn)行熱態(tài)計(jì)算，直至收斂.離散方程組的壓力和速度耦合采用Simple算法求解，求解方程采用逐線(xiàn)迭代法和低松馳因子，NO和HCN的計(jì)算殘差小于10-8，其他各項(xiàng)計(jì)算殘差小于10-6.NOx的生成采用后處理方法，主要考慮了燃料型NOx和熱力型NOx的生成[7,13-16].燃料型NOx的計(jì)算中認(rèn)為煤粉顆粒中的氮均勻分布于揮發(fā)分和焦炭中，即揮發(fā)分中氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%，焦炭中氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%.在燃料型NOx產(chǎn)生過(guò)程中，中間含氮成分考慮了HCN和NH3，在湍流對(duì)NOx生成的影響中考慮了溫度和組分的影響，煤粉比表面積ABET的影響因素較多，如煤種和燃燒條件等.數(shù)值模擬中ABET的取值為Ansys Fluent 14.0軟件默認(rèn)值，即ABET=25 000 m2/kg.

表1　煤粉顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)與直徑的關(guān)系

表2　煤質(zhì)分析

數(shù)值模擬共有6個(gè)工況：磨煤機(jī)組合方式分別為ABCDF、ABCEF、ABDEF、ACDEF、BCDEF和ABCDE.

2.2網(wǎng)格劃分及無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)

根據(jù)模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用單獨(dú)劃分網(wǎng)格的方法將爐膛劃分為4個(gè)區(qū)域：冷灰斗區(qū)域、燃燒器區(qū)域、燃燒器上方區(qū)域和屏式過(guò)熱器區(qū)域.在劃分過(guò)程中，模型均采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，對(duì)燃燒器區(qū)域的網(wǎng)格進(jìn)行適當(dāng)加密，為了提高計(jì)算精度，燃燒器出口與爐膛的連接面設(shè)置為interface，以防止2個(gè)面的網(wǎng)格質(zhì)量和網(wǎng)格形狀差異較大而引起誤差.燃燒器噴嘴布置和網(wǎng)格劃分見(jiàn)圖3.

為了驗(yàn)證網(wǎng)格精度是否滿(mǎn)足計(jì)算要求，采用3種不同數(shù)量網(wǎng)格，計(jì)算同樣的工況，進(jìn)行網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3.由表3可以看出，162萬(wàn)網(wǎng)格(本文網(wǎng)格)與200萬(wàn)網(wǎng)格(精度較高) 的結(jié)果非常接近，爐膛出口煙氣溫度相差1.7 K；而162萬(wàn)網(wǎng)格與120萬(wàn)網(wǎng)格的結(jié)果相比，爐膛出口煙氣溫度相差24.6 K，因此采用120萬(wàn)網(wǎng)格計(jì)算得到的結(jié)果精度較差，根據(jù)網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果，采用162萬(wàn)網(wǎng)格可以滿(mǎn)足計(jì)算精度要求.

(a)爐膛結(jié)構(gòu)(b)燃燒器噴嘴布置(c)燃燒器橫截面網(wǎng)格劃分

圖3爐膛結(jié)構(gòu)、噴嘴布置與網(wǎng)格劃分

Fig.3Grid generation of boiler and combustor, and the nozzle arrangement

表3　網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果

3　數(shù)值模擬結(jié)果與分析

3.1數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)量值的對(duì)比

為了驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，采用紅外溫度測(cè)量方法得到了實(shí)際滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)爐膛出口煙氣溫度和NOx質(zhì)量濃度(換算到6%O2體積分?jǐn)?shù)、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下).在爐膛出口NOx質(zhì)量濃度測(cè)量中，首先進(jìn)行SCR脫硝系統(tǒng)入口NOx質(zhì)量濃度網(wǎng)格法測(cè)量，然后采集該系統(tǒng)入口NOx質(zhì)量濃度在線(xiàn)儀器測(cè)量值.NOx質(zhì)量濃度網(wǎng)格法測(cè)量?jī)x器為德國(guó)進(jìn)口的MRU煙氣分析儀,O2體積分?jǐn)?shù)采用順磁式氧量分析儀進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量結(jié)果折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)、6%O2體積分?jǐn)?shù)下.由于SCR脫硝系統(tǒng)已經(jīng)安裝了NOx取樣測(cè)孔，因此直接用軟管連接到MRU煙氣分析儀上進(jìn)行NOx質(zhì)量濃度和O2體積分?jǐn)?shù)的測(cè)量.

SCR脫硝系統(tǒng)每個(gè)反應(yīng)器入口都安裝了1個(gè)NOx質(zhì)量濃度測(cè)點(diǎn)，采集滿(mǎn)負(fù)荷(660 MW)下該系統(tǒng)A、B反應(yīng)器入口NOx質(zhì)量濃度在線(xiàn)測(cè)量值并進(jìn)行平均，得到爐膛出口NOx平均質(zhì)量濃度.根據(jù)脫硝性能試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，A、B反應(yīng)器入口NOx質(zhì)量濃度分布非常均勻，對(duì)在線(xiàn)儀器測(cè)量值與現(xiàn)場(chǎng)脫硝性能試驗(yàn)測(cè)量值進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者偏差在10 mg/m3以?xún)?nèi)，通過(guò)在線(xiàn)儀器測(cè)量值對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)量值進(jìn)行修正，得到爐膛出口NOx質(zhì)量濃度.考慮到爐膛出口NOx質(zhì)量濃度分布不均勻，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)量很難得到爐膛出口NOx質(zhì)量濃度分布，因此通過(guò)反應(yīng)器入口NOx質(zhì)量濃度測(cè)量值與數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比來(lái)驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性也有一定局限性.在數(shù)值模擬結(jié)果中，通過(guò)對(duì)爐膛出口NOx質(zhì)量濃度進(jìn)行質(zhì)量加權(quán)平均，得到爐膛出口NOx平均質(zhì)量濃度，筆者認(rèn)為這種處理方法充分考慮了截面分布不均勻效果，得到了一個(gè)統(tǒng)計(jì)上的NOx平均質(zhì)量濃度.

表4給出了數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)量值的對(duì)比.由表4可知，兩者的爐膛出口煙氣溫度誤差為9.7%，爐膛出口NOx平均質(zhì)量濃度誤差為1.7%,說(shuō)明數(shù)值模擬結(jié)果較為準(zhǔn)確.

表4數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)量值的對(duì)比

Tab.4Comparisons between simulation results and experimental data

名稱(chēng)爐膛出口煙氣溫度/℃爐膛出口NOx平均質(zhì)量濃度/(mg·m-3)試驗(yàn)測(cè)量值1135298數(shù)值模擬結(jié)果1025303

3.2溫度場(chǎng)分布

圖4和圖5給出了數(shù)值模擬得到的磨煤機(jī)組合方式ABCDF和ABCEF下最下層二次風(fēng)和最下層一次風(fēng)的溫度場(chǎng).由圖4和圖5可以看出，磨煤機(jī)組合方式ABCDF和ABCEF下最下層二次風(fēng)和最下層一次風(fēng)的溫度切圓形成比較好，沒(méi)有出現(xiàn)火焰貼墻現(xiàn)象，水冷壁面溫度較低，避免了水冷壁附近發(fā)生結(jié)焦.

(a) ABCDF

(b) ABCEF

圖4　最下層二次風(fēng)的溫度場(chǎng)

圖6給出了爐膛中心截面的溫度分布.由圖6可以看出，燃燒器區(qū)域的溫度較高，最高溫度可達(dá)到2 000 K，沿著煙氣流動(dòng)方向，溫度逐漸降低.數(shù)值模擬中考慮了屏式過(guò)熱器對(duì)煙氣溫度的影響，煙氣經(jīng)過(guò)屏式過(guò)熱器區(qū)域時(shí)，溫度降低幅度較大.

(a) ABCDF

(b) ABCEF

圖5　最下層一次風(fēng)的溫度場(chǎng)

(a)ABCDF

(b)ABCEF

圖6　爐膛中心截面的溫度分布

Fig.6Temperature distribution on central cross section of furnace

圖7給出了爐膛橫截面平均溫度沿高度方向的分布，其中橫截面平均溫度通過(guò)橫截面上溫度質(zhì)量加權(quán)平均得到.在燃燒器區(qū)域、不同磨煤機(jī)組合方式下，整體上看橫截面平均溫度沿高度方向逐漸升高，說(shuō)明在燃燒器區(qū)域由于燃燒放熱，煙氣溫度沿著高度方向逐漸升高.在CCOFA和SOFA噴嘴之間的區(qū)域，橫截面平均溫度沿高度方向呈現(xiàn)先降低、再升高、最后降低的趨勢(shì).不同磨煤機(jī)組合方式下，在SOFA噴嘴以上區(qū)域的橫截面平均溫度曲線(xiàn)基本重合，且沿高度方向逐漸降低.當(dāng)磨煤機(jī)組合方式為ABCDE、ABCDF、ABCEF、ABDEF、ACDEF和BCDEF時(shí)，爐內(nèi)最高溫度分別為1 707.1 K、1 709.5 K、1 767.4 K、1 741.0 K、1 717.3 K和1 716.9 K.當(dāng)磨煤機(jī)組合方式為ABCEF時(shí)，爐內(nèi)最高溫度出現(xiàn)在第4層一次風(fēng)噴嘴位置.當(dāng)磨煤機(jī)組合方式為ABCDE時(shí)，爐內(nèi)最高溫度出現(xiàn)在第7層二次風(fēng)噴嘴位置.

圖8給出了不同磨煤機(jī)組合方式下?tīng)t膛出口煙氣溫度的分布，其中爐膛出口煙氣溫度通過(guò)橫截面上溫度質(zhì)量加權(quán)平均得到.當(dāng)磨煤機(jī)組合方式為ABCDE、ABCDF、ABCEF、ABDEF、ACDEF和BCDEF時(shí)，爐膛出口煙氣溫度分別為1 552.8 K、1 535.2 K、1 558.7 K、1 569.1 K、1 579.2 K和1 544.3 K.當(dāng)磨煤機(jī)組合方式為ACDEF和ABCDF時(shí)，爐膛出口煙氣溫度分別達(dá)到最高值和最低值,這說(shuō)明在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中盡量投運(yùn)上層磨煤機(jī)，爐膛出口煙氣溫度會(huì)升高.

圖7　爐膛橫截面平均溫度沿高度方向的分布

Fig.7Average temperature distribution on the cross section along furnace height

圖8　不同磨煤機(jī)組合方式下?tīng)t膛出口煙氣溫度的分布

Fig.8Distribution of outlet flue gas temperature under different combinations of coal mill

3.3速度場(chǎng)分布

圖9和圖10分別為數(shù)值模擬得到的磨煤機(jī)組合方式ABCDF和ABCEF下最下層二次風(fēng)和最下層一次風(fēng)的速度場(chǎng).由圖9可以看出，二次風(fēng)速度切圓形成較好，沒(méi)有出現(xiàn)速度沖墻現(xiàn)象.由圖10可以看出，一次風(fēng)速度切圓形成較好，也沒(méi)有出現(xiàn)速度沖墻現(xiàn)象.

(a) ABCDF

(b) ABCEF

圖9　最下層二次風(fēng)的速度場(chǎng)

(a) ABCDF

(b) ABCEF

圖10　最下層一次風(fēng)的速度場(chǎng)

3.4組分場(chǎng)分布

圖11為O2體積分?jǐn)?shù)沿爐膛高度方向的分布，其中O2體積分?jǐn)?shù)通過(guò)截面上O2體積分?jǐn)?shù)質(zhì)量加權(quán)平均得到.由圖11可知，在CCOFA和SOFA噴嘴之間的區(qū)域，整體上不同磨煤機(jī)組合方式下O2體積分?jǐn)?shù)沿爐膛高度方向逐漸升高.在SOFA噴嘴以上的區(qū)域，O2體積分?jǐn)?shù)沿爐膛高度方向逐漸降低.這是由于在SOFA噴嘴以上的區(qū)域，未燃盡的焦炭繼續(xù)燃燒消耗大量的O2，從而導(dǎo)致O2體積分?jǐn)?shù)沿爐膛高度方向逐漸降低.

圖11　O2體積分?jǐn)?shù)沿爐膛高度方向的分布

圖12為CO體積分?jǐn)?shù)沿爐膛高度方向的分布，其中CO體積分?jǐn)?shù)通過(guò)截面上CO體積分?jǐn)?shù)質(zhì)量加權(quán)平均得到.由圖12可知，在CCOFA和SOFA噴嘴之間的區(qū)域以及SOFA噴嘴以上的區(qū)域，不同磨煤機(jī)組合方式下CO體積分?jǐn)?shù)沿爐膛高度方向逐漸降低.這說(shuō)明在CCOFA噴嘴以上的區(qū)域，由于O2的及時(shí)補(bǔ)充，未充分燃燒的CO逐漸燃燒，CO體積分?jǐn)?shù)逐漸降低.

3.5污染物分布

圖13為NOx質(zhì)量濃度沿爐膛高度方向的分布.由圖13可知，在CCOFA和SOFA噴嘴之間的區(qū)域，整體上不同磨煤機(jī)組合方式下NOx質(zhì)量濃度沿爐膛高度方向逐漸降低.在SOFA噴嘴以上的區(qū)域，NOx質(zhì)量濃度沿爐膛高度方向呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，但其變化幅度較緩慢.

圖12　CO體積分?jǐn)?shù)沿爐膛高度方向的分布

圖13　NOx質(zhì)量濃度沿爐膛高度方向的分布

圖14給出了數(shù)值模擬得到的不同磨煤機(jī)組合方式下?tīng)t膛出口NOx平均質(zhì)量濃度.由圖14可以看出，當(dāng)磨煤機(jī)組合方式為ABCDE、ABCDF、ABCEF、ABDEF、ACDEF和BCDEF時(shí)，爐膛出口NOx平均質(zhì)量濃度分別為307.4 mg/m3、352.0 mg/m3、382.2 mg/m3、315.8 mg/m3、329.0 mg/m3和330.5 mg/m3.當(dāng)磨煤機(jī)組合方式為ABCEF和ABCDE時(shí)，爐膛出口NOx平均質(zhì)量濃度分別達(dá)到最高值和最低值.

圖14　不同磨煤機(jī)組合方式下?tīng)t膛出口NOx平均質(zhì)量濃度

Fig.14Average concentration distribution of NOxat furnace outlet under different combinations of coal mill

4　結(jié)　論

(1) 數(shù)值模擬得到的爐膛出口煙氣溫度與試驗(yàn)測(cè)量值的誤差為9.7%，爐膛出口NOx平均質(zhì)量濃度誤差為1.7%，數(shù)值模擬結(jié)果較為準(zhǔn)確.

(2) 采用低氮改造增加SOFA后的溫度分布較均勻，切圓形成較好，沒(méi)有出現(xiàn)火焰貼墻現(xiàn)象.當(dāng)磨煤機(jī)組合方式為ABCDF和ABCEF時(shí)，一、二次風(fēng)速度切圓形成較好，沒(méi)有出現(xiàn)速度沖墻現(xiàn)象.

(3) 在燃燒器區(qū)域，整體上不同磨煤機(jī)組合方式下的爐膛橫截面平均溫度沿爐膛高度方向逐漸升高.在CCOFA和SOFA噴嘴之間的區(qū)域，爐膛橫截面平均溫度沿爐膛高度方向呈現(xiàn)先降低、再升高、最后降低的趨勢(shì)；在SOFA噴嘴以上的區(qū)域，不同磨煤機(jī)組合方式下?tīng)t膛橫截面平均溫度曲線(xiàn)基本重合，且沿爐膛高度方向逐漸降低.

(4) 當(dāng)磨煤機(jī)組合方式為ACDEF和ABCDF時(shí)，爐膛出口煙氣溫度分別達(dá)到最高值1 579.2 K和最低值1 535.2 K，這說(shuō)明在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中，盡量投運(yùn)上層磨煤機(jī)，爐膛出口煙氣溫度會(huì)升高.

(5) 當(dāng)磨煤機(jī)組合方式為ABCEF和ABCDE時(shí)，爐膛出口NOx平均質(zhì)量濃度分別達(dá)到最高值382.2 mg/m3和最低值307.4 mg/m3.

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Numerical Simulation on Combustion Characteristics of a 660 MW Tangentially-fired Boiler After Low-NOxRetrofit Under Different Coal Mill Combinations

LIDebo,XUQisheng,SHENYueliang,LIUYaming,WENZhiyong

(Electric Power Research Institute, Guangdong Power Grid Corporation, Guangzhou 510080, China)

Numerical simulations were conducted to combustion characteristics of a 660 MW tangentially-fired boiler after low-NOxretrofit under different coal mill combinations using Ansys Fluent 14.0 software, so as to study the in-furnace velocity field, temperature field, species field and pollutants emission, and to compare the simulation results with experimental data. Results show that uniform temperature distribution can be obtained in the furnace after the addition of SOFA air, without flame adhering to the wall; in the combustion zone, the temperature rises gradually along the height of boiler furnace under different coal mill combinations; in the area between CCOFA and SOFA nozzles, the temperature drops first, then rises, and finally reduces again; in the area above SOFA nozzles, the average temperature profile in furnace cross section is basically the same under different coal mill combinations, which reduces along with the furnace height; in the area between CCOFA and SOFA nozzles, the NOxconcentration reduces along the furnace height under different coal mill combinations, whereas in the area above SOFA nozzles, the NOxconcentration rises first and drops later on, but the variation is relatively moderate; maximum NOxconcentration occurs in the ABCEF mode of coal mill combination at furnace outlet, which is 382.2 mg/m3, while minimum NOxconcentration occurs in the ABCDE mode of coal mill combination at furnace outlet, which is 307.4 mg/m3.

tangentially-fired boiler; low-NOxretrofit; combustion characteristic; NOx; numerical simulation

A學(xué)科分類(lèi)號(hào)：470.30

2014-02-25

2014-05-26

中國(guó)南方電網(wǎng)重點(diǎn)科研資助項(xiàng)目(K-GD2013-055)

李德波(1984-)，男，土家族，湖北宜昌人，高級(jí)工程師，博士，主要從事煤粉燃燒污染物控制、煤粉燃燒高級(jí)數(shù)值模擬、大規(guī)模并行計(jì)算方法和程序開(kāi)發(fā)等方面的研究.電話(huà)(Tel.)：020-85124768；E-mail：ldbyx@126.com.

1674-7607(2015)02-0089-07

TK229.6