旋流燃烧器结构及参数对NOx排放质量浓度的影响
浅谈一种煤粉旋流低氮燃烧系统的设计
浅谈一种煤粉旋流低氮燃烧系统的设计摘要：本文旨在介绍一种旋流水平浓淡、分级、再循环的煤粉低氮燃烧系统，排放浓度。
在保证燃烧效率的同时，又有较低的NOX关键词：旋流；浓淡；分级；循环；低氮前言：随着我国环保要求的日渐提高，超低排放成为大气治理的主流方向，而燃煤机组作为我国电力生产的主力军，煤粉电站锅炉其效率和低氮排放是矛与盾的关系，如何在这种关系中找到一个合适的平衡点，成为业内一种不息的研发话题，本文拟介绍的燃烧系统采用一种煤粉旋流水平浓淡低氮燃烧器，同时，采用分级燃烧和烟气再循环，达到一种可观的燃烧系统设计性能。
正文1、煤粉燃烧系统组成及流程该系统由粉仓、输粉系统、二次风系统、点火气系统、低氮燃烧系统、燃烧器、燃烧室及控制系统组成。
煤粉流程：送粉车通过上料管将煤粉送入粉仓，粉仓下部煤粉通过闸板阀、叶轮给粉机送入风粉混合器，一次风经一次风道进入风粉混合器与煤粉混合后进入煤粉燃烧器，最后进入炉膛燃烧。
点火气流程：燃气通过气路上的减压阀调压，合适压力的燃气送至点火气枪，点火气枪组织燃气燃烧。
二次风流程：冷风进入空预器预热，达到一定温度的热风进入二次风箱，再通过二次风箱分出支进入煤粉燃烧器，提供燃烧所需的氧。
燃尽风流程：燃尽风取自二次风箱送入燃尽风燃烧器，最终送入炉膛实现分级燃烧。
烟气再循环流程：从除尘器尾部取部分烟气进入循环风机，经循环风机送入二次风箱，与二次风混合后进入炉膛。
2、燃烧系统设计说明2.1粉仓系统是一定量煤粉的储存系统，由粉仓本体、上料管、防爆门、收集器、料位计、料温计、氮气保护系统、活化装置，闸板阀、就地控制箱组成。
2.2输粉系统是通过一次风将粉仓下部给料机给定的煤粉送入燃烧器，输粉风作为燃烧的一次风。
输粉系统由风机、风箱、风管、远程调节风门、风压风量计、给粉机、煤粉混合器、膨胀节、防磨弯头、变频柜组成，输粉系统采用变频叶轮给粉机保证给料的稳定性及均匀性以保证燃烧器燃烧稳定。
2.3点火气系统是将瓶装液化气气化调压产生满足锅炉点火用气量及用气压力的装置，包括气化装置、气阀组、调压器、管路、控制箱等。
旋流器结构参数对燃烧室燃烧性能影响的数值分析
旋流器结构参数对燃烧室燃烧性能影响的数值分析
燃烧室燃烧性能与旋流器结构参数的关系一直是发动机设计和
研究的热点，它和发动机性能之间的关系和影响尤为显著.因此，对旋流器结构参数如何影响燃烧室燃烧性能进行数值分析是非常有必
要的.
为了精确分析旋流器结构参数对燃烧室燃烧性能的影响，采用数值模拟的方法计算燃烧室的一般的燃烧性能参数，如压力、温度和气体流速，等参数.具体来说，可以将燃烧室分割成多个不同的单元，使用数值模拟的方法来求解这些单元的参数。
为了分析旋流器结构对燃烧室性能的影响，需要首先确定不同的旋流器结构参数，如内径、进口夹角、出口夹角等。
之后，可以通过计算和比较不同旋流器结构参数时燃烧室的不同参数，如压力、温度和燃烧速率等，从而分析旋流器结构参数对燃烧室性能的影响.
此外，可以分析不同旋流器结构参数对燃烧室进气速度的影响，并研究进气速度如何影响燃烧室燃烧性能。
- 1 -。
配燃尽风的旋流燃烧器对NOx排放和燃尽率影响的试验研究
１ 燃 烧 器 的 特 点
ＩＩ『＿
（１）使 』 变截 面 的ｒｌｔ心 风管 吖渊煤 粉浓 度 的浓 缩 器 ，将 煤 粉混 合 气 流利 』ｌ｝｛惯 性 分 离 为外 浓 内 淡 的 环 状 气 流 ，以 实 现 煤 粉 径 向 上 的 浓 淡 燃 烧 。 一 次 风 管 的 ¨ 处 ，也 设 置 ｒ碰 撞 环 ，当 外 浓 内 淡 的 环 状 混 合 气 流 撞 击 剑 饿 撞 环 时 ．碰 撞 环 将进 一步 对煤 粉 混合 气 流进 行 分 离 。使 高 浓 度 煤 粉 集 巾 一 次风管 的外侧 ．低浓 度 煤粉 集 『ｆｌ在 一 次 风 管 的 １人】ｆ！Ｊ！Ｉ】 。
第 ４９卷 第 １期 ２Ｏ１８年 １月
锅 炉 技 术
ｌ｛（）ＩＩ ＥＲ ＴＥ（、Ｈ Ｎ （）Ｉ （）（ Ｙ
Ｖ０１．４９． Ｎ Ｏ．１ １ ｒＩｎ．． ２０ｌ８
配 燃 尽 风 的 旋 流 燃 烧 器 对 Ｎ０ 排 放 和 燃 尽 率 影 响 的 试 验 研 究
薛 山 ， 惠世 恩 ， 周 屈 兰。
也得 到 了 （）．的 生 成 和燃 卒 之 问 的相 瓦 父 系 ．以 及 埘 燃 烧 的稳 定 性 、经 济 性 的 影 响 因素 ．其 纳 ＿Ｉ 果对 １－程 设
汁 和 实 际 啦川 ‘荇 豆 的指 导意 义 。
关键 词 ： 浓 淡 燃 烧 ：旋 流燃 烧 器 ； Ｎ（），的 生 成 ； 厌 含碳
（２）内 、外 二次 风管 的ｊ｝｛口均 没仃 扩 口．并采 用 整 体 可 移 动 式 轴 向 旋 流 器 ．用 于 渊 节 ｒｎ】流 的 位 黄 ．组 织 前 期 的 混 合 ｌ和】燃 烧 ，并 能 有 效 的 强 化 后 期 的 混 合 。
助燃空气旋转动量对燃气燃烧过程及NOx生成量的影响
不仅加剧 了能源的缺乏，还给环境造成了严重的危害 。 旋流燃烧能够提高气体燃烧稳定性， 降低污染物排放 丝 。 因此深入研究旋 流燃烧过程特性对节 约能源、减少污染
收 稿 日期 ：２ １—８２ ；修 回 日期 ：２ １—０２ ０００ — ４ ００１—８
期 ，许多学者通 过实验手段对气体旋 流燃烧 进行了相关 研究 。 陈林等人＿ 究了喷 口角度变化对燃烧器 出 口速度 ４ ］ 研 场 的影响； 张永生等 ‘ 同向和反 向合成气旋 流扩散燃 对 烧开展研究，测量了燃烧 中间产物 Ｏ 自由基浓度 、火 Ｈ 焰 温度 及污染物 的排放 等。这 些实验研究使人们对气体
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｒ ｔｔｏｎｍ ｏｍ ｅ ｔ ｍ ： ｇａ ｒ ｒ： Ｎ Ｏ ｘ： ｎｕ ｅ ｉ ａ ｉ ｕａ ｉｎ ｏ ａｉ ｎｕ ｓｂｕ ｎｅ ｍ ｒｃ ｌｓｍ ｌｔｏ
在 能源 日益紧缺的今天，化石能源的大量不合理利用
物排放具有 重大 意义。 由于燃烧现象本 身的复杂性 ，人 们对旋流燃烧火焰 的内部结构 的了解还不是很充分＿。 ３ 近 Ｊ
Ｔｈ ｆｅ ｔ ｆ ｈ ｉ ｒ ｔ ｔ ｎ ｍｏ ｎ ｕ ｏ ｌｈ ｏ ｕ ｔ ｎ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｎ ｅｅ ｆ ｃ ｔ ｅａｒ ｏ ａｉ ｍｅ ｔ ｍ ｉｔ ｅｃ ｍｂ ｓｉ ｈ ｒ ｃｅ ｉ ｃａ ｄＮＯｘｆ ｒ ｔ ｎｗａ ｔ ｄ ｅ ．Ｔ ｅｒ ｓ ｌ ｈ ｗｅ ａ ｔ ｅｉ — ｏ ｏ ｏ ｔ ｍａｉ ｓｓ ｉ ｄ ｈ ｕ ｔ ｓ ｏ ｄｔ ｔ ｈ ｔ ｏ ｏ ｕ ｅ ｓ ｈ ｗｉ ｈ ｎ ｃ ｅ ｓｎ ｆａｒｒ ｔ ｔ ｎ ｍｏ ｎ ｕ ｒ ａ ｉｇ ｏ ｉ ｏ ａ ｉ ｍｅ ｔ ｍ．ｔ ｅ ｖ ｌ ｃｔ ｇ ｉ ｄ ｌ ｎ ｅ ａ ｉ ｏ ｅ ｂ ｍｅ ｅ ａ ｅ ａ ｉ ｌ￣Ｔ ｅ ｈ ｇ ． ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｒａ ｉ ｅ ｏ ｈ ｅ ｏ ｉ ｍａ ｎ ｔ ｅ ａ ｏ ｇ ｔ ｘ ｓ ｆｔ ｕ ｒｄ ｃ ｙ ｄ ｒ ｐ ｄ ｙ ｈ ｉ ｈ ｔ ｙ ｕ ｈ ｈ ｅ ｅ ａｕ ｅ ａｅ ｔ ｎｈ ｆｒ ａ ｅｗａ ｃ ｔ ｄｃ ｏ ｅ ｏｔ ｅｂ ｍｅ ｔ ｉ ｈａｒ ｏ ａ ｉｎｍ ｏ ｎ ｕ ．Ｔ ｅａ ｕ ｔ ｆ ｕ ｎ ｃ ｓｌ ａ ｅ ｌ ｓ ｕ ｒ ｇ ｉ ｔ ｔ ｍｅ ｔ ｍ ｏ ｔ ｈ ａｈ ｒ ｏ ｈ ｍｏ ｎ ＮＯｘｆ ｒ ｔ ｎ ｉ ｃｅ ｓ ｄａ ｒｔ ｎ ｅ ｅ ｒａ ｅ ｔ ｏ ｏ ｍａ ｉ ｒ ａ ｅ ｔ ｓ ａ ｄｔ ｎｄ ｃｅ ｓ ｄｗｉ ｌ ｏ ｎ ｉ ｆ ｈ ｌ ｔ ｅｉ ｃ ａ ｉ ｇ ｏ ａ ｒ ｏ ａｉ ｎ ｍｏ ｎ ｕ ｈ ｒ ｓｎ ｆ ｉ ｒ ｔ ｔ ｍｅ ｔ ｍ．Ｔｈ ｅ ｋａ ｕ ｔ ｆ ｎｅ ｏ ｅｐ ａ ｍｏ ｎ ＮＯＹｗａ ｕ ｄｗｈ ｎ ａｒｒ ｔｔ ｎ ｌ ｎ ｌ ｓ３ 。 ｏ ｓ ｏ ｎ ｅ ｉ ｏ ａ ｉ ａ ｇｅｗａ Ｏ ． ｆ ｏ ａ
外二次旋流风对旋流煤粉燃烧及NO生成的影响
外二次旋流风对旋流煤粉燃烧及NO生成的影响胡(王乐)元;罗永浩;周力行;徐采松【摘要】对旋流煤粉火焰在两种分级进风的情况下用PIV(particle image velocimetry)测量了燃烧室内的速度分布,研究了湍流拟序结构对旋流火焰的燃烧特性及NO排放的影响.燃烧室进口附近,当外二次风率较大时,其拟序结构沿横向的扩散较早,大量小颗粒被裹入涡结构中参加反应,因此中心区域温度较高;外二次风率较小时,一次风外侧的涡结构使得更多的大颗粒在惯性离心力作用下运动到了近壁区域,因此近壁区温度更高.在本文的实验范围内,保持其他条件不变,增加外二次旋流风,有利于剪切层纵向涡结构的形成,也有利于横向涡的形成,促进了小颗粒煤粒燃烧和大颗粒煤粒挥发分析出,从而促进NO的提前生成以及燃烧中间产物对NO的还原,最终减少NO的生成.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2010(061)009【总页数】5页(P2437-2441)【关键词】PIV测量;拟序结构;煤粉燃烧;NO生成【作者】胡(王乐)元;罗永浩;周力行;徐采松【作者单位】上海交通大学机动学院,上海,200240;上海交通大学机动学院,上海,200240;清华大学工程力学系,北京,100084;上海交通大学机动学院,上海,200240【正文语种】中文【中图分类】TK16Abstract：PIV technique(particle image velocimetry)is utilized to measure the instantaneous velocity fields in swirling pulverized coal nonpremixed combustion under different staged air injections. The influence of turbulent coherent structure on combustion characteristics and NO formation is studied.Near the inlet of the combustor,larger secondary air ratio leads to early spread of coherent structures and entrainment of small pulverized coal particles into these structures,therefore,the central gas temperature is higher;smaller secondary air ratio makes more big particles move to the vicinity of the wall under the effect of inertial centrifugal forces,resulting in higher gas temperature near wall.In this experiment, larger secondary air ratio contributes to the formation of longitudinal vortices in shear layers and transverse vortices in the field,combustion of small particles and volatilization of big particles,and initially enhances the NO formation,but subsequently stimulates the reaction of NO reduction by intermediate products, and finally slightly decreases the NO concentration. Key words：PIV measurement;coherent structure;pulverized-coal combustion;NO formation旋流煤粉燃烧存在于锅炉旋流燃烧器和旋风炉中。
旋流燃烧器配燃尽风对氮氧化物排放和燃尽率的影响
ｈｔｔｐ：／／ｘｂ．ｘａｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
旋流燃烧器配燃尽风对氮氧化物排放 和燃尽率的影响
薛 山，高晓悦，邓祥辉，王 睿
（西安工业大学 建筑工程学院，化 物 的 有 害 排 放，采 用 １ ＭＷ 热 态 煤 粉 燃 烧 试 验 锅 炉 进 行 热 态模化试验，使用两台双调风旋流燃烧器进行 对冲 燃 烧。 该 试 验 过 程 在 主 燃 烧 器 的 上 方 不 同 位置，布置了分级燃烧的燃尽风装置。通过截面渐变 一 次 风 管 与 相 邻 的 碰 撞 环 结 合 以 使 空 气 和煤粉混合气流在一次风管内，将煤粉与空气的混 合气 体 中 的 煤 粉 颗 粒 沿 径 向 分 离 为 内 淡 外 浓的环状气流，实现了燃料在燃烧器喷口处沿 径向 的 浓 淡 分 布。通 过 对 特 性 差 异 较 大 的 神 华 煤、河津煤和长治煤的热态模拟实验，结果表明：燃尽 风 布 置 的 相 对 位 置 变 化 影 响 氮 氧 化 物 的 生 成 与 排 放 ，燃 尽 率 受 燃 尽 风 布 置 相 对 位 置 的 影 响 ，氮 氧 化 物 的 生 成 与 排 放 和 燃 尽 率 之 间 呈 正 相 关 ，燃 尽 风 布 置 为 锅 炉 燃 烧 稳 定 性 和 经 济 性 的 主 要 影 响 因 素 。 关 键 词 ： 对 冲 燃 烧 ；旋 流 燃 烧 器 ；氮 氧 化 物 ；燃 尽 率 中图号： ＴＫ２２３．２３ 文献标志码： Ａ 文章编号： １６７３９９６５（２０１９）０４０４１４０６
犈犳犳犲犮狋狅犳犗狏犲狉犉犻狉犲犃犻狉犻狀犪犛狑犻狉犾犻狀犵犅狌狉狀犲狉狅狀犖犗狓 犈犿犻狊狊犻狅狀犪狀犱犅狌狉狀狅狌狋犚犪狋犲
犡犝犈犛犺犪狀，犌犃犗 犡犻犪狅狔狌犲，犇犈犖犌 犡犻犪狀犵犺狌犻，犠犃犖犌 犚狌犻
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌ＆ ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）
燃烧器改造对NOx排放的影响
燃烧器改造对NOx排放的影响
燃烧器改造对NO x排放的影响
锅炉燃烧中生成的氮氧化物(主要是NO及NO2 )严重污染环境。
生成类型为：燃料型NO x、热力型NO x、快速型NO x。
研究表明，煤粉炉(炉内温度低于2000K)主要是燃料型NO x，约占总量75%-80%，其余为热力型NO x、快速型NO x(最少)，挥发份生成的NO x约占燃料型NO x的60%-80%，其余燃料型NO x焦炭中燃料N经多相反应生成。
其生成机理为(双区、两段)：双区－－浓相富燃料燃烧，挥发份迅速析出气相反应(HCN、NHi+O2→NO x)更造成此区缺氧，使已形成的NO x与NHi反应生成N2，并使NHi相互反应，从而降低NO x 生成；淡相富氧燃烧，燃烧温度低抑制了NO x生成。
锅炉燃烧中影响NO x生成的因素主要是燃烧区的氧浓度，火焰温度等因素。
北京哈宜公司在燃烧器中采用多层、实现分级燃烧的解决技术，使燃烧区形成低过剩空气系数，造成弱还原性气氛燃烧，从而使NO还原成为N2，减少“燃料型”氮氧化物，燃烧后期由于有大量的二次风，使燃烧温度降低，从而抑制了热力型NO x的生成。
通过实践这种分级燃烧系统的方式能够获得更低的NO x排放水平。
哈宜新型煤粉燃烧器控制NO x生成原理图。
旋流燃烧器低氮改造后的燃烧优化调整
ｗ（ Ｖ ） ／ （ ） ／ ＂（ Ｈ ） ／
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西 班 牙 福 斯 特 惠勒 分 公 司 联 合 设 计 ， 西 班 牙 制
造 的 亚 临界 压 力 、 一次再 热 、 自然 循 环 、 平 衡 通 风燃 煤 汽包 锅 炉 。锅 炉 和 炉膛 设 计 参 数 如 表 １
第 ４ ６卷第 ３期 ２ ０ １ ５年 ５ 月
锅 炉
技
术
Ｖｏ １ ． ４ ６，ＮＯ ． ３ Ｍａ ｙ ．。２ ０ １ ５
Ｂ０ Ｉ ＬＥＲ Ｔ ＥＣ Ｈ Ｎ０ Ｌ０Ｇ Ｙ
旋 流 燃 烧 器 低 氮 改 造 后 的 燃 烧 优 化 调 整
王小华，陈 敏 ，牛 国平 ， 陈 宝康
说明 ： Ｂ ＭＣ Ｒ和 Ｅ Ｃ Ｒ 工 况 即 锅 炉 最 大 连 续 蒸 发 量 工 况 和额 定蒸 发 量 工况 。
１ ． ２ 设计煤 种煤 质参 数
该锅 炉设计 燃 用 印尼 平 南煤 种 ， 其 煤 质 特性
参 数 如 表 ２所 示 。 表 ２ 设 计 煤 质 参 数
项目
ｍ 标 高 处 前 后 墙 ４个 角 各 布 置 一 个 边 界 风 （ ＵＦ Ａ） 风 口。前 后 分 别 安 装 ８只 燃 烧 器 、 ６只
ＯＦ Ａ 喷 口以及 ２只 ＵＦ Ａ 喷 口共用 一 个 大 风箱 ， 前后 墙 ２个大风 箱相 互连 通 。 １ ． ３ ． ２改 造后 的燃烧 系统 本 次燃 烧 系统改 造 维 持原 燃 烧 器 标 高不 变 ， 对燃烧 器 和 Ｏ Ｆ Ａ喷Ｖ Ｉ 进 行 了 部分 改 造 。改 造 内 容 如下 ： 为 减少 ＮＯ 的生成 以及 减 缓 燃 烧器 区域 水 冷 壁 区域结焦 ， 并 达 到煤 粉 提前 着 火 并 延迟 煤 粉 与 二次 风混合 的 目标 ， 改 造 后 的主 燃 烧 器结 构 如
燃烧系统暨燃烧器对NOx排放量的影响
（即 )-. 喷口） 。 风喷口； ?、 !为两层三次风喷口； #为消旋风喷口
图 ! " 号炉燃烧器布置
& 层二次风和 & 层一次风喷口均可摆动 %#@。该燃烧 器的布置如图 " 所示。燃烧器的 & 层一次风喷口、 两 层三次风喷口与水冷壁呈 &:@对称布置， .、 >、 8 $ 层二 次风的轴线与一、 三次风的轴线成 ’@夹角， 0/、 =- 两层 二次风的轴线与一、 三次风的轴线成 %#@夹角， 炉内气 流的旋转靠这两层二次风射流来实现 （即 .、 >、 8和 同旋向的 0/、 =- : 层二次风和一次风间的同心切圆、 水平分级， 用符号表示为 /-7 ! ） 。 0/、 =- 两层二次
器功能和特性差异的主要因素进行了分析。 ［关键词］ () ! 排放 燃烧系统 燃烧器 分级燃烧 分级送风
渭河发电有限公司所属的 & 号炉燃烧器为 *+ 结 制粉系统为中贮式热风送 构 , )-. , /-0!的组合体， 粉系统。’ 号炉的燃烧器为带燃尽风喷口 （ )-.） 的角 置式低 () ! 直流燃烧器， 制粉系统为中贮式乏气送粉 系统。在实际运行中， 两种不同的低 () ! 直流燃烧器 在 () ! 排放量、 经济性和安全性等方面表现的功能、 特性均不同。从 "112 年 $ 月份和 1 月份分别对’ 号和 在燃用相同 & 号炉进行的燃烧调整的测试结果来看， 煤种和运行参数基本相同的运行条件下， 两炉的 () ! 排放量均比较高。额定负荷下， & 号炉的 () ! 排放量 在 ’2# 34 5 3$ 以下； ’ 号炉的 () ! 排放量在 !’# 34 5 3$ 6 2%# 34 5 3$ 范围内。此外， & 号炉的炉膛结渣程度轻 于 ’ 号炉， 低负荷稳燃能力强于 ’ 号炉。但其经济性 比 ’ 号炉略差。
电站锅炉HT-NR旋流煤粉燃烧器
电站锅炉HT-NR旋流煤粉燃烧器1.HT-NR燃烧器与普通燃烧器的比较为了达到着火稳定和高燃烧效率的关键问题在于：1)高的火焰温度2)高的煤粉浓度3)很细的煤粉粒度然而，要同时都达到高的燃烧效率和低的NOx的排放是困难的。
为此，巴布科克公司-日立(Babcoak Hitachi k.k)在煤粉燃烧技器中发展了一种称为HT-NR燃烧的新原理。
图5表示了传统型式燃烧器同HT-NR燃烧器之间的比较。
HT-NR燃烧器应用NOx的焰内还原技术，在不降低火焰温度的同时使得NOx的排放急剧减少。
因此使NOx排放的减少和未燃尽碳损失的增加这一矛盾得到了很好的解决，可以达到高效率、低的NOx排放燃烧。
2.燃烧器的结构煤粉燃烧器主要由一次风弯头、文丘里管、煤粉浓缩器、燃烧器喷嘴、稳焰环、内二次风装置、外二次风装置（含调风器，执行器）及燃烧器壳体等零部件组成。
(见附图3“燃烧器结构示意图”)煤粉及其输送用风(即一次风)经煤粉管道、燃烧器一次风管、文丘里管、煤粉浓缩器、燃烧器喷嘴后喷入炉膛；二次风经二次风大风箱、燃烧器内、外二次风通道喷入炉膛；其中内二次风（内二次风兼作停运燃烧器的冷却风）为直流，通过手柄调节套筒位置来进行风量的调节；外二次风为旋流，依靠气动执行器进行风量的调节。
单只燃烧器内、外二次风的风量分配通过调节各内二次风套筒开度和外二次风调风器开度来实现。
各层燃烧器总风量的调节通过风箱入口风门执行器来实现调节。
锅炉总风量的调节应通过送风机来调节,不属于风门挡板的调节范围。
整个烟风系统至少需设置总风量测量装置及燃尽风风量测量装置。
图7侧燃尽风（SAP）结构示意图2)煤粉浓缩器及稳焰环为了提高燃烧器的低负荷稳燃、防止结渣及降低Nox排放，采用了煤粉浓缩器、火焰稳焰环及稳焰齿。
一次风气流的浓淡分离是靠安装于一次风管中的锥形煤粉浓缩器来实现的，并使气流在火焰稳焰环附近区域形成一定浓度的煤粉气流。
为了防止煤粉浓缩器的磨损，在煤粉浓缩器的迎风面上贴有耐磨陶瓷.3)燃烧器外二次风用气动执行器燃烧器外二次风用气动执行器布置简图参见图8“燃烧器外二次风气动执行器示意图”。
3_级旋流器各级气量变化对燃烧性能的影响
第 50 卷第 2 期2024 年 4 月Vol. 50 No. 2Apr. 2024航空发动机Aeroengine3级旋流器各级气量变化对燃烧性能的影响王多1，李锋1，赵凯2（1.北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京 102206； 2.空军航空大学航空作战勤务学院，长春 130022）摘要：为了探究中心分级燃烧室各级旋流器叶片数量与相应旋流气量变化对燃烧室性能的影响，基于高推重比和高温升的技术需求，对设计模型进行了除旋流器外分块结构化网格划分，并在ICEM软件中实现混合网格周期性边界条件设置，进行3维数值模拟。
结果表明：确定最优方案的3级旋流器叶片数量分别为8、10和15。
中心分级燃烧室每级旋流器流通气量随其相应旋流器叶片数量改变呈负相关变化关系；设计油气比为0.045时，中心分级燃烧室最优方案即基准型方案的温升可达1300 K，出口温度分布系数OTDF达到0.13，在性能所要求的0.10～0.15之间，出口径向温度分布系数RTDF达到0.081，在性能所要求的0.08～0.12之间；中心分级燃烧室出口截面OTDF值随火焰筒头部每级旋流器的叶片数量或旋流气量的变化关系是“V”形，RTDF值随头部每级旋流器的叶片数量或旋流气量的变化关系是类“V”形。
关键词：超高温升燃烧室；中心分级燃烧室；旋流器；燃烧性能；叶片数量；旋流气量；出口温度分布中图分类号：V231.1文献标识码：A doi：10.13477/ki.aeroengine.2024.02.008Effects of Air Flow Rate Variation in Each Stage of a Triple-stage Swirler on Combustion PerformanceWANG Duo1， LI Feng1， ZHAO Kai2（1. School of Energy and Power Engineering， Beijing University of Aeronautics and Astronautics， Beijing 100191， China；2. School of Aviation Operations and Services， Aviation University of Air Force， Changchun 130022， China）Abstract：To investigate the effects of the number of swirler vanes and corresponding swirling air flow variation on the performance of a concentric staged combustor, in response to the increasing technical requirements of high thrust-to-weight ratio and high temperature rise, all computational domains of the design model were partitioned in the form of multi-block structured grid except for the computational domain of the swirler, periodic boundary conditions of the mixed grid were set in ICEM software, and three-dimensional numerical simula⁃tions were conducted. The results show that the optimum number of vanes of the three-stage swirler is 8, 10, and 15, respectively. The amount of air flowing through each stage of the swirler in the concentric staged combustor is negatively correlated with the number of swirler vanes. When the design fuel-air ratio is 0.045, for the optimal scheme of the concentric staged combustor, i.e. the reference scheme, the temperature rise can reach 1300K; the OTDF (overall temperature distribution factor) can reach 0.130, which falls within the range of 0.10 to 0.15 as required by performance specifications; the RTDF (radial temperature distribution factor) can reach 0.081, meeting the performance requirement range of 0.08 to 0.12. The relationships between the OTDF values of the outlet section of the concentric staged combustor and the number of vanes or the amount of swirling air in each stage of the swirler at the head of the flame tube are all V-shaped, and the relationships between the RTDF values and the number of vanes or the amount of swirling air in each stage of the swirler at the head of the flame tube are similar to a V-shape.Key words：ultra-high temperature rise combustor; concentric staged combustor; number of vanes; amount of swirling air; outlet temperature distribution0 引言随着对军用飞机提出更高的性能要求，提高发动机推重比面临更为严峻地挑战。
旋流数对半工业和工业实验煤燃烧NOx排放影响
Effects of Swirl Number on NOx Emissions from Semi-Industrial and Industrial Experimental Coal Combustion
GUO Jun-xiang, ZHAO Li-hua (1. School of Metallurgical and Ecological Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083;
关键词: 梯度燃烧；煤燃烧；旋流数；NOx 排放浓度 中图分类号: TK121 文献标志码: A DOI：10.19335/ki.2095-6649.2019.04.018 本文著录格式：郭俊祥，赵立华. 旋流数对半工业和工业实验煤燃烧 NOx 排放影响[J]. 新型工业化，2019， 9（4）：8893
第9卷 第4期 2019 年 4 月
新型工业化 The Journal of New Industrialization
Vol. 9 No. 4 Apr. 2019
文章编号：2095-6649(2019)04-0088-06
旋流数对半工业和工业实验煤燃烧 NOx 排放影响
郭俊祥 1，赵立华 2
（1. 北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京 100083；2. 中国电子技术标准化研究院，北京 100007）
Key words: Gradient combustion; Coal combustion; Swirl number; NOx emission concentration
Citation: GUO Jun-xiang, ZHAO Li-hua. Effects ofi-Industrial and Industrial Experimental Coal Combustion [J]. The Journal of New Industrialization, 2019, 9(4): 88-93
径向浓淡旋流煤粉燃烧器直流二次风对流场及NOx排放的影响
径向浓淡旋流煤粉燃烧器直流二次风对流场及NO x排放的影响孙锐李争起孙绍增陈力哲吴少华秦裕琨摘要针对径向浓淡旋流煤粉燃烧器直流二次风对出口冷态流动特性的影响进行了试验研究，并在一台220t/h锅炉和一台670t/h锅炉上进行了工业性试验.冷模试验表明，直流二次风对旋流燃烧器出口气流的流动和混合特性有重要影响，它可改变气流的旋流强度、中心回流区的大小，调节一、二次风之间混合的强弱.热态工业性试验研究了直流二次风对燃烧器出口区域的气氛场的影响，得出了直流二次风开度对燃烧器区NOx、锅炉排烟中NOx及燃烧效率的影响规律.关键词旋流煤粉燃烧器；浓淡燃烧；空气动力特性；NOx控制. Effects of the non－swirl secondary air jet on the flow properties and NO x emission of radial bias combustion swirl burner SUN Rui, LI Zhengqi, SUN Shaozeng, CHEN Lizhe, WU Shaohua, QINYukun(School of Energy Science and Engineering,Harbin Institute ofTechnology,Harbin 150001)Abstract The isothermal experiments and pilot tests have been conducted to study the effects of the non－swirl secondary air on the characters of the new type swirl burner－radial bias combustion (RBC) swirl pulverized coal burner.The isothermal experiments show that the non－swirl jet had great influence on the flow pattern and mixing characters of the flow issuing from the swirl burner.Pilot tests also showed that the formation of a large amount of NO x was related to the oxygen condition in the start stage of combustion.The increasing non－swirl second air created a reducing condition downstream the burner inlet,so the emission of NO x was abated.In addition,as the mixing among jets was intense in the downstream,higher combustion efficiency was maintained.Keywords swirl pulverized coal burner,off－stoichiometric combustion,aerodynamic properties,NO x control.在我国电站锅炉中，多采用煤粉燃烧方式，燃用的煤质多为劣质煤，而且煤质经常变动，所以现在电力工业的一个重要任务就是保证煤粉燃烧的高效和稳定.另外，氮氧化物(NOx)是锅炉排入大气中的有害污染物之一，降低发电厂排烟中的NOx是减轻大气污染的重要任务.研究表明，煤燃烧过程中形成的NOx 有以下3种：燃料型NOx(FuelNOx )、热力型NOx(Thermal NOx)、快速型NOx(Prompt NOx).其中，快速型NOx 所占比例很小，燃烧型NOx约占75%以上，热力型NOx约占25%以下［1］.热力型NOx 主要与烟气温度有关，随烟气温度的降低，热力型NOx生成量减小，氧浓度(化学当量比)对它影响很小.燃料型NOx主要与氧浓度有关，在很大的范围内几乎与温度无关，当火焰中的气氛处于缺氧条件下，含氮的基团和NO、H反应生成分子N2，燃料型NOx的生成量将降低.因而，减少燃料型氮氧化物排放的主要措施是降低火焰中的氧浓度，增强还原性气氛，延长含氮基团在还原性气氛中的停留时间，从而降低燃料氮向燃料型NOx的转化率.图1 径向浓淡旋流煤粉燃烧器简图1.炉墙2.直流二次风通道3.旋流器4.旋流二次风通道5.一次风通道 6.中心管7.点火装置8.直流二次风挡板9.煤粉浓缩器10.淡一次风通道11.浓一次风通道Fig.1 Diagram of the radial bias combustion swirl (RBC) burner 旋流煤粉燃烧器卷吸周围的流体形成中心回流区，利用回流的高温烟气加热、引燃风粉混合物，具有很强的火焰稳定能力；同时气粉分离(或煤粉浓缩)和二次风分级配风技术，可以使燃烧过程得以稳定和强化，并同时实现低NOx排放［2］.文献［3］提出了将煤粉气流分成浓淡两股的径向浓淡旋流煤粉燃烧器，结构见图1.由于新型旋流燃烧器同时具有稳燃、高效、防结渣、低NOx排放等优良性能，日益得到广泛应用［4］，文献［5—7］研究了喷口结构、配风条件对新型旋流燃烧器流动及燃烧特性的影响.直流二次风对燃烧器出口空气动力特性的作用直接影响到一次风风粉混合物的着火、燃尽及污染物的排放，所以本文针对直流二次风与旋流二次风的不同配比条件下，对燃烧器的出口冷态流场及热态NOx 排放特性进行了综合试验研究.1 冷态试验1.1 冷态试验设备和方法试验用燃烧器模型是按原型燃烧器的1/5制成(模型燃烧器直径d＝200mm)，采用了弯头五孔球型测针对燃烧器出口旋转射流的时均速度进行测量.试验中保证一、二次风和浓、淡一次风出口动量比及总风量不变，调整直流、旋流二次风的风量分配来改变直流二次风风率.试验工况参数见表1.表1 不同直流二次风率下冷态试验参数Table 1 Test Parameters at the different non－swirling secondaryair ratios——直流二次风风量占总二次风风量的百分比注：Qz1.2 旋转射流的流动特性工况1、3燃烧器出口速度和静压分布的测量结果见图2.在直流二次风风率很小(Qz=0)的工况下，二次风出口截面位置(r=67—101mm)轴向速度剖面呈比较光顺的抛物线分布，并存在轴向速度最大值，轴向出口速度的另一峰值恰好位于一次风出口(r=36—67mm)位置，数值是二次风出口最大速度的一半左右.出口截面处的切向速度近似呈朗肯涡结构，最大切向速度处于二次风环形喷口中心位置.可见对于整个射流出口截面的流动结构起主导作用的是二次风环形射流.在射流出口中心线附近可测量到轴向反向流动的回流区，其边界位置存在较大的速度梯度，具有较强的湍流输运能力，有利于一次风气流与回流区内的流体及二次风气流之间进行热质交换.直流二次风风率较大(Qz＝30%)时，二次风出口截面轴向速度剖面出现超过平均速度两倍以上的速度峰值，速度峰值的位置恰是直流二次风喷口的位置(r=92—100mm)，这是由于较大的直流二次风动量引起的，这一股直流气流减小了射流的旋转动量，使射流的旋流强度［8］降低，限制了射流的扩展，将射流向中心压缩，使中心回流区减小并很快封闭.随直流二次风率的增加，回流区尺寸迅速减小，回流区长度由工况1的400mm缩小到工况4的200mm，最大直径从280mm减小到160mm，射流扩展角由74.0°变到56.3°.图2 工况1和工况3出口气流的轴向、径向和切向速度(u、v、w)及静压(Ps)分布(x——燃烧器轴线方向距离，r——燃烧器半径方向距离)Fig.2 Profiles of axial,radial,tangential velocity and static pressure of the jets of test 1 and test 31.3 直流二次风对一、二次风混合的影响直流二次风风率加大时，一、二次风气流前期混合减弱，混合速度有所降低，使浓缩后煤粉气流保持在较高浓度下，有利于在煤粉气流着火的前期形成富燃料的还原性气氛，减少燃料型NOx的生成；同时由于燃烧器扩口的作用和气流的旋转特性，使一、二次风后期的均匀混合并没有受到影响，直流二次风与旋流二次风的相互作用使湍流脉动加强，促进了气流的后期混合，保证了高的燃烧效率［5］．2 热态工业性试验2.1 试验锅炉新华电厂1号锅炉是在220t/h燃油锅炉的基础上改造成燃煤锅炉(HG—220/9.8—YM型)，8只新型旋流燃烧器在前墙分上下两层布置，两台中速磨煤机分别为上、下两层燃烧器供粉.旋流二次风及直流二次风风道入口处分别装有调节档板，可调节旋流、直流二次风风量比率.清河发电厂6号炉为EΠ—670/140型锅炉，16只旋流燃烧器分上、下两层在两侧墙对冲布置，仅将下层8只燃烧器改为新型燃烧器，其余8只仍为原有燃烧器.2.2 测试仪器和试验方法NOx浓度测量采用的德国MSI电子公司MSI-Compact型气体分析仪，NO浓度的量程为0—2000ppm,NO2浓度的量程为0—200ppm，NOx体积浓度的测量结果取NO和NO2体积浓度之和，并折算至O2浓度为6%条件下.CO浓度的量程为0—4000ppm,NOx、CO仪器分辨率为1ppm,O2浓度的分辨率为0.1%.尾部烟气取样是从锅炉尾部烟道中抽取，按GB10184－88《电站锅炉性能试验规程》的规定，在烟道内采用6点取样，经混合器混合后再抽入气体分析仪进行测量.燃烧器区的烟气样通过一水冷枪取出.新华1号炉试验机组负荷为50MW，直流二次风档板开度分别为0、50%、100%.清河6号炉试验机组负荷稳定在140MW，直流二次风档板开度分别为0、100%.试验时燃用煤的煤质分析见表2，两种试验煤样均为挥发份较高的烟煤.表2 试验时煤样工业分析及元素分析Table 2 The Proximate and ultimate analysis of tested coals2.3 热态试验结果2.3.1 新华1号炉热态试验在旋流二次风风门全开、直流二次风风门全关的情况下，沿2号燃烧器中心线轴线方向(O2、CO、NOx)气氛分布如图3，测量的位置正处于中心回流区内，因为旋流燃烧器早期混合强烈，特别是回流区内的烟气成份基本分布均匀，所以测量的结果能够反应煤粉气流着火和燃烧初期的情况.在燃烧器出口附近，由于煤粉气流还没有着火及中心风管仍通有一定的冷却风，使氧保持在接近空气中氧浓度的高水平.随着气流发展，煤粉气流受热析出挥发份开始燃烧，在0.2D—0.5D区域是挥发份大量析出并强烈燃烧的位置，氧由于挥发份的燃烧迅速消耗，导致回流区内的氧浓度在0.4D处达到最低点，氧浓度最低点的位置反映了煤粉气流着火点的远近.同时在0.2D—0.5D区域内随挥发分析出的含氮基团与含氧化合物反应大量生成燃料型NOx ，NOx的生成量迅速增加，浓度在0.4D处达到最大值，并在其下游基本保持不变.由于旋转射流混合作用强烈，挥发份能得到充足的氧进行反应，CO处于较低水平.随着气流向下游发展，由于二次风的混入，氧浓度有所提高，这为焦炭后期充分燃尽提供了保证.图4、5、6是直流二次风风门在不同开度下燃烧器轴线方向的气氛分布.由冷态试验可知，随着直流二次风风量的增大，旋流强度减弱，一次风与外层气流混合推迟，所以直流二次风风门开大混合进入到射流中心的氧将减小，燃烧器中心线氧浓度降低(图4).新型旋流燃烧器采用不旋转的一次风，随着旋流强度的减小，将有更多的煤粉颗粒进入回流区.较高的煤粉浓度能保证着火稳定，使燃烧器出口处回流区内保持较高温度水平，挥发份处于富燃料状态下燃烧.同时焦炭也是在较低的氧浓度、富燃料状态下燃烧，回流区内的还原性气氛得以加强，这由CO浓度大幅度增加得到证实(见图5).同时随着直流二次风风率的增大，由于还原性气氛加强，减少了含氮基团与含氧基团反应的机会，燃料型NOx 的生成量减小，对于热力型NOx，中心回流区直径减小，回流量减小，燃烧器区温度有所下降［4］，使热力型NOx生成量也减小，所以在煤粉气流着火、燃烧强烈区域NOx的生成量明显减小(见图6).图3 2号燃烧器沿中心线方向烟气中NOx 、CO、O2浓度分布(D——实际燃烧器直径，740mm)Fig.3 Axial profiles of NOx、NO、O2 concentration of No.2 burner图4 不同直流二次风风门开度下，2号燃烧器沿中心线方向烟气中O2浓度的分布(b——直流二次风风门开度)Fig.4 Axial profiles of O2 concentration of No.2 burner at different positions of non－swirling secondary air damper图5 不同直流二次风风门开度下，2号燃烧器沿中心线方向烟气中CO浓度的分布Fig.5 Axial profiles of CO concentration of No.2 burner at different positions of non－swirling secondary air damper图6 不同直流二次风风门开度下，2号燃烧器沿中心线方向烟气中NOx浓度的分布concentration of No.2 burner at Fig.6 Axial profiles of NOxdifferent positions of non－swirling secondary air damper排放及锅炉固体不完全燃烧损失的表3 直流二次风对220t/h锅炉NOx影响Table 3 The Effects on the NOemission and burnoutxof the 220t/h boiler直流二次风风门的开度对尾部排烟中的NOx的影响及对固体不完全燃烧损失的影响见表3，由省煤器出口氧量可以看出，燃烧器直流二次风风门开度的增大对尾部烟气中含氧量影响很小，说明其开度对整个锅炉的一二次风配风比率影响不大.由于燃烧器出口处还原性气氛的增强，减少了煤粉气流着火初期的燃料型NOx 的生成量，尾部NOx的排放量因之下降，由359ppm下降至331ppm，下降了近10%；尾部烟气中CO的含量平均为18.7ppm，气体不完全燃烧热损失可以忽略不计.由于浓煤粉气流良好的稳燃作用，煤粉气流的着火位置没有明显推后，直流二次风风率的增加加强了气流的后期混合，使煤粉颗粒更充分的燃尽，固体不完全燃烧损失由2.98%下降至2.03%，下降约1%，燃烧效率得到提高.2.3.2 清河6号炉热态试验虽然锅炉在低负荷下运行(电负荷为14MW，约为67%额定负荷)，但炉内火焰依然明亮，测量下层燃烧器区的烟气温度达1100℃，飞灰及炉渣可燃物含量分别为1.35%、4.9%，排烟中CO含量为21ppm,燃烧效率达98.47%.尾部烟气取样分析结果如表4，燃烧器直流二次风挡板由0开至100%，甲、乙侧氧量波动不大，其NOx 排放量由234ppm降至190ppm，下降近20%.表4 直流二次风对670t/h锅炉NOx排放的影响Table 4 The effects on the NOxemission of the670t/h boiler新华电厂1号炉是由油炉改成，炉膛容积小，炉膛容积和截面热负荷均较高，燃烧器区温度高，有利于热力型NOx的生成，锅炉尾部排烟中NOx 排放量平均为342.3ppm(701.8mg/m3，折O2＝6%)，较之清河6号炉排烟中NOx 平均211.4ppm(433.4mg/m3，折O2＝6％）的排放量有所增加.但两台锅炉由于改装了径向浓淡旋流煤粉燃烧器，在保证高的燃烧效率下，NOx 的排放量均大大低于我国普通旋流煤粉燃烧器NOx排放水平.3 结论(1) 在喷口结构不变的情况下，直流二次风对旋流燃烧器的出口气流特性有很强的影响.随着直流二次风风率的增加，旋流强度减小，射流被向内侧压缩，中心回流区范围有所减小.(2) 随着直流二次风的增加，有利于在煤粉燃烧的初期形成还原性气氛，在试验的煤种和锅炉负荷条的生成量件下，直流二次风风门由全关到全开，煤粉气流着火初期NOx降低，尾部排烟中的氮氧化物含量降低.同时，由于后期混合的加强，固体不完全燃烧损失下降，燃烧效率得到提高.(3) 径向浓淡旋流煤粉燃烧器由于在煤粉着火初期保持了较高的煤粉浓度，可以大幅度降低锅炉排烟中NO的含量，减小锅炉排烟对大气的污染.x致谢：山东工业大学李京同志参加了冷态试验和部分热态试验的工作，在此表示衷心地感谢.* 本课题为“九五”国家重点科技攻关资助项目作者单位：(哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨150001) 参考文献1 Pershing D W,Wendt J O L.Pulverlized coal combustion:The influence of flame temperature and coal composition on thermal and fuel NO,sixteenth symposium (international) on combustion.ThexCombustion Institute,Pittsburgh,Pennsylvania,USA.1976.389—399 2 韩才元.高浓度煤粉燃烧理论和技术发展现状.电站系统工程，1993，9(4)：40—453 孙绍增等.一种径向浓淡旋流煤粉燃烧器.专利号：ZL 93 2 44359.1，19934 李争起等.径向浓淡旋流煤粉燃烧器的工业性试验研究.动力工程，1998，18(4)：63—675 马春元等.径向浓淡旋流煤粉燃烧器的冷态试验研究.动力工程，1997，17(1)：10—156 孙锐等.旋流燃烧器喷口结构对出口气流特性影响的冷态试验研究.中国工程热物理学会燃烧学术会议论文集.宜昌：中国工程热物理学会.1995.Ⅱ—50—557 李争起等.配风方式对旋流煤粉燃烧器NO的排放及煤粉燃尽的影x响.动力工程，1997，17(2)：27—318 岑可法等.燃烧流体力学.北京：水利电力出版社.1991。
旋流式燃气燃烧器的污染物排放研究
ＷＷ Ｗ ． ｉ ｃｈｎａｇａｓｏｒ ｃｎ ． ｇ．
维普资讯
城市燃气 ２ ０ ／ ＼ １８ ） ０ ７ ４（ ｏ． ６ ／ ３
统 、 烧 系统及排 烟 和烟气 分析 系统 ， 图 ２所 示 。 燃 如
炉膛 末端 安装 有一 个 ３ ｘ ０ ０ ５ ｍｍ 的石 英玻 璃 观察 口． 便 于直接 观察燃 烧 情况 。 ３ ． 排烟和 烟气 分析 系统 ３
接入燃 烧器 ．首先 由燃烧 器 上部 的燃气 入 口进 入燃 气 电磁 阀 ． 然后 进 入分配 管经 燃气 喷嘴 喷 出 ． 与旋 流
３ 热态 试 验 装 置 系统
热 态 试 验 的设 备 和测 试 系统 包 括 燃 气 供空气 由燃 烧器 后 部 的 燃 烧风 机直接 供 给 ．其 风量 的调节 由燃 烧风 机进 气
不 。
其 中． 天然 气成分 采 用气相 色谱 仪分析 得 到 ． 并
通过计 算得 到有 关燃 气参 数 ；采 用化 学发 光 式 Ｎ Ｏ 分 析仪 进行 烟气 中浓 度 的测 量 ：采用 红外 式进 行烟
气中Ｃ Ｏ浓 度 的测量 ：采用 热磁 式 氧分 析 仪进 行烟 图 ２ 热 态试 验 系统 示 意图
口处 的调 节阀和 与风机 配 套 的脉 宽调 制式 调 节器联
合 控制 。燃 烧器 负荷 是通 过调节 燃气 调压 器及 燃气 电磁 阀的开 度共 同来 实现 的 ．燃 气燃 烧器 负荷 约为
４ Ｗ。 ０ｋ
终 目的就是 降低 燃烧 器在燃 烧过 程 中所产 生 的污 染
物排放 量
２ 旋流式燃气燃烧器
气 系数 等 ４个 因 素对污染 物 排放 的影 响 热态 试验
考察 因素见 表 ｌ 我们 针 对考 察 因素 进行 了不 同工 况 下 的热态 试验 ．发 现总体 的规 律基 本一 样 。现 对
锅炉结构和燃烧器型式对NOx排放浓度的影响
锅炉结构和燃烧器型式对NOx排放浓度的影响摘要:随着时代的进步和社会经济的发展,人们生活水平的提高,对环境质量也提出了更高的要求。
燃煤对环境会造成较大的污染,包括诸多方面的类型,其中NOx是非常重要的一个方面,需要引起人们足够的重视。
本文通过一系列的测量数据,分析了锅炉结构和燃烧器型式对NOx排放浓度的影响,希望可以提供一些有价值的参考意见。
关键词:锅炉结构燃烧器型式排放浓度燃煤会给环境造成多样多样的污染,如烟尘污染、有害气体污染以及热污染等等,其中,非常重要的一个污染项目就是NOx污染。
根据相关的统计资料表明,煤的燃烧会造成60%左右的NOx污染,而有超过60%的全国燃煤都来源于火电厂发电用煤。
随着时代的发展,电力工业燃煤量越来越大,NOx有着更大的排放量,需要引起足够的重视。
结合NOx的生成机理我们可以得知,燃烧过程以及燃煤锅炉运行参数会直接影响到它的生成量。
对于电站燃煤锅炉来讲,有很多因素都会影响到NOx的生成,其中,炉内燃烧过程会直接受到锅炉结构和燃烧器型式的影响,因此,就需要进行分析和研究,以便更好的改造燃烧器,促使燃烧效率得到提高,实现NOx排放量得到降低的目的。
1 典型结构型式锅炉的NOx排放浓度测试通过调查研究发现,我国依然将初期的低NOx燃烧器应用到锅炉当中,NOx燃烧技术比较的简单,主要是分级送风助燃或者煤粉浓淡分离燃烧。
某电网从上个世纪九十年代开始了改造工程,将低NOx燃烧技术的机组锅炉投入到运行当中,但是通过测量,依然有着较大的NOx 排放量。
我们测试了很多台典型燃煤锅炉NOx排放浓度,锅炉型式多种多样,如墙式燃烧锅炉、四角切圆燃烧锅炉、循环流化床锅炉等等。
将各类煤种投入到试验当中,如无烟煤、贫煤、烟煤等等。
主要选用了两种型式的燃烧器,分别是旋流燃烧器和直流燃烧器。
一是试验方法:结合相关的锅炉性能试验规程,我们将烟气分析仪应用了进来,以便测试NOx排放浓度。
将网格法应用到空预器出口烟道的烟气取样中,样品在进入烟气分析仪之前,会经过混合器,之后来测量O2和NOx的排放浓度。
旋流对同轴富氧扩散燃烧NOx排放的影响
ｓ ｉ ｉｇｍ ｔａ ｅ／３ ％ —４ ％ ｏ ｙ ｅ —ｎ ｃ ｅ ｉ Ｃｆ Ｗ ｊｔ ｉｕ ｉ ａ ｅ ｒ ｒｐ ｒ ｄ ｉ ｅｅ ｔ ｗ ｒ ｎ ｍｂ ｒ ｘ — ｗ ｒｎ ｅｈ ｎ ｌ ０ ０ ｘ ｇ ｎｅ ｒ ｈ ｄ ａ Ｏ Ｏ ｆ ｓ ｎ ｆ ｍ ｓａｅ ｅ ｏｔ ．Ｄ ｆ ｒｎ ｓ ｉ ｕ ｅ ，ｏ ｙ ｉ ｒ ｌ ｅ ｄｆ ｏ ｌ ｅ ｆ ｌ
影 响．
关键词 ：富氧燃烧 ； 流 ； 旋 扩散火焰 ； Ｏ Ｎ 中图分类号 ： Ｋ ６ Ｔ １ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ：１０ －７ ０ ２０ ）５０ ８ －５ ０ ６８４ （０ ８ ０ －３ ３ ０
Ｅｆｅ ｔ ｆＳ ｒ ｎ ＮＯｘ ｆｃ ｓｏ ｗｉｌｏ Ｅｍ ｉｓｏ ｎ Ｃｏ ｏ Ｏｘ ｇ ｎ Ｅｎ ｉｈ ｄ ｓ ｉｎ ｉ ｆ ｗ ｙ ｅ － ｒｃ ｅ ｌ
赵 黛青 杨浩林 ， ， 杨卫斌
（ ．中国科 学院广州能源研究所 ， Ｉ 广州 ５０ ４ ； ．中国科 学技术大学热科学 和能源工程系 ，合肥 ２ ０ ２ ） ６０ ２ １ ３ ０７
摘
要 ： ３ ％一 ０ 的氧浓度下 甲烷 富氧空气同轴扩散燃烧 的火焰形态 、 对 ０ ４％ 可见火焰高度 、 燃烧特性 以及 Ｎ Ｏ 排放
第ｌ ４卷第 ５期
２０ ０ ８年 １ ０月
燃
烧
科
学
与
技
术
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ５ １１ ． Ｏｃ ．２ ｏ ｔ ０８
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｍｂ ｓｉｎ Ｓ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＣｏ ｕ ｔ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｏ
旋 流 对 同轴 富 氧 扩 散 燃 烧 Ｎ 排 放 的 影 响 Ｏ
进行 了实验 测量 ， 研究 了旋流数对 Ｎ 排放控制 的影 响． Ｏ 结果显示 ， 随着旋 流数 的增加 ， 火焰 高度 渐变 为橙 黄色 ； 高火焰温度逐渐 降低 ， 最 温度 分布 也变 得平坦 ； ０ Ｎ 排 放指数 随旋 流数 的增加 而降低 ， 氧浓度越高 ， 其下降幅度 越大 ．保持其 他 条 件不 变 ， 加 氧 化剂 流 速 可 以增 强旋 流对 燃 烧 特性 及 Ｎ 排 放 的 增 Ｏ
浓淡型双调风旋流燃烧器低NOx特性分析
收稿日期:1998-06-11;修订日期:1999-09-06作者简介:余战英(1973-),男,西安交通大学能动学院热能工程系在读硕士生1邮编 710049文章编号:1001-2060(1999)06-0455-03浓淡型双调风旋流燃烧器低NO x特性分析(西安交通大学) 余战英 蒋宏利 谭厚章 魏铜生 窦文宇 惠世恩 徐通模摘 要:利用冷态等温模化技术对浓淡型双调风旋流燃烧器进行了模拟实验研究。
根据实验结果,对双调风旋流燃烧器的结构及特点进行了分析,研究了此种燃烧器的分级送风和浓淡燃烧技术的特点以及稳燃环所起的重要作用。
进一步了解了双调风旋流燃烧器的低NO x排放及低负荷稳燃特性。
关 键 词:旋流燃烧器;低NO x;稳燃;实验研究中图分类号:T K223.231 前言普通旋流燃烧器的特点是射流前期的湍动混合强烈,而后期湍动混合比较弱,煤粉气流与内二次风的混合过早,燃烧火焰基本上是在已与内二次风混合的煤粉———空气混合物中传播,此时着火区域内的过量空气系数比较高,这种过早的混合过程会促进NO x的生成[1]。
因此,普通的旋流燃烧器是高NO x排放的燃烧器。
而对于低NO x的旋流燃烧器而言,空气的混入应分级逐步进行,前期混合不宜强,减少冷空气的混入,确保初期燃烧反应在偏离化学当量比下进行,同时尽量提高煤挥发份燃烧区的燃烧温度。
燃烧温度越高,挥发份的析出速度越快,挥发份的析出量也就越多,燃料氮的析出量也相应增多,而此时燃烧区域内供氧相对不足,这样,中间产物NH3、HCN、CN等就会被还原转化成为N2。
燃烧反应后期的湍动混合要好,以使煤粉在离开炉膛之前与空气充分混合,促进剩余焦炭的燃尽,降低飞灰中的可燃物含量。
浓淡型双调风旋流燃烧器是德国B&W公司开发的先进的低NO x旋流燃烧器。
它将分级送风技术[2]与浓淡燃烧技术[3]应用在旋流煤粉燃烧器上,综合了两者的优点,其结构简图如图1所示。
最里边的一股风称为一次风,中间的一股风称为内二次风,最外边的一股风称为外二次风,内二、外二次风通过轴向可动叶轮旋流器形成旋流风,两股风的旋流强度可通过相应轴向叶轮的拉进拉出来改变。
旋流对煤粉燃烧NO排放影响的数值模拟
旋流对煤粉燃烧NO排放影响的数值模拟
张宇;周力行;张健
【期刊名称】《工程热物理学报》
【年(卷),期】2003(24)1
【摘要】本文用基于HCN释放的简化Solomon模型的NO生成湍流反应的统一二阶矩代数模型(AUSM)和煤粉燃烧的双流体模型,对不同旋流数下煤粉燃烧器内两相流动,煤粉燃烧和NO生成进行了数值模拟。
模拟结果和文献中实验结果符合很好。
模拟结果指出,随着旋流数的增加,NO的排放先减少后增加,燃尽率先增加后减小,和气体燃烧中得到的规律类似。
【总页数】4页(P165-168)
【关键词】旋流;煤粉燃烧;NO;排放;数值模拟;一氧化氮;动力学
【作者】张宇;周力行;张健
【作者单位】清华大学工程力学系煤的清洁燃烧国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TQ534;TK16
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锅炉旋流燃烧器NOx偏高原因分析及优化改造 周可仁
锅炉旋流燃烧器NOx偏高原因分析及优化改造周可仁发表时间：2018-07-09T10:27:09.733Z 来源：《电力设备》2018年第7期作者：周可仁[导读] 【摘要】锅炉燃烧器为旋流对冲布置，运行中氮氧化物排放居高不下，通过对造成燃烧器氮氧化物偏高原因分析，对燃烧器喷口进行了局部改进，降低了脱硝SCR反应器入口NOx，联合脱硝催化剂保证了超低排放环保要求。
(山西漳泽电力股份有限公司漳泽发电分公司山西省长治市 046021)【摘要】锅炉燃烧器为旋流对冲布置，运行中氮氧化物排放居高不下，通过对造成燃烧器氮氧化物偏高原因分析，对燃烧器喷口进行了局部改进，降低了脱硝SCR反应器入口NOx，联合脱硝催化剂保证了超低排放环保要求。
【关键词】燃烧器；原因分析；改造概述本厂#3、5#锅炉为前苏联机组，锅炉额定参数为670t/h、13.8Mpa、545℃，原设计煤种为潞矿贫煤，目前实际运行入炉煤平均热值在19MJ/kg左右，煤种空干基挥发分在12%左右，燃烧器为双蜗壳旋流燃烧器。
2013年进行了低氮燃烧器改造，能满足当时环保200 mg/m3指标要求。
近年来煤质变差，偏离设计煤种，反应器入口氮氧化物一直在750mg/m3波动，不能满足超低排放50 mg/m3要求。
通过对燃烧器结构及相关系统进行分析、研究，提出了对燃烧器喷口进行局部改造，实现强化煤粉着火和抑制NOx生成的目的，满足了新形势下NOx超低排放50 mg/m3要求。
一、氮氧化物偏高原因1、设备概况#3、#5锅炉是原苏联塔干罗格“红色锅炉者”工厂制造的Eп—670—13.8—545KT型(TпE—215/AC型)蒸汽锅炉。
该锅炉为单汽包、自然循环、双炉膛、烟气密封式、抽吸力平衡送风、超高压、中间再热、固体排渣、燃煤锅炉。
锅炉的受热面为T型布置，炉膛为矩形，被沿高度方向布置在中间的光管双面水冷壁分成前、后两个炉膛。
在燃烧室两侧墙标高13600mm和17100mm处，分上、下两层对称布置有16只旋流喷燃器，每侧墙各8只，每层各4只，每只喷燃器出力5330kg/h，在每只旋流喷燃器内装有油枪。
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第 ２ ６卷 第 ４ 期 ２１ ０ ２年 ７月
发 电 没 务
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Ｖｏ ＿ ６，Ｎｏ ４ ｌ２ ．
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旋 流 燃 烧 器 结构 及 参 数 对 Ｎ 排 放 质 量 浓 度 的影 响
黄 隽 佳 ，蔡 世 林 ，曹汉 鼎 （ 海 发 电设 备 成 套 设 计 研 究 院 ，上 海 ２ ０ ４ ） 上 ０ ２ ０
置 。将 计 算 得 到 的 最佳 参数 和燃 烧 器 改造 结 合 ， 到 了 ＮＯ 得 排 放 质 量 浓 度 最 低 的参 数 组 合 。
关 键 词 ： 流燃 烧 器 ；Ｎ 排 放 质 量 浓 度 ； 口角 度 ；钝 体 ； 二 次 风 率 旋 Ｏ 扩 外
中图 分 类 号 ： ２ ３ ２ ＴＫ ２ ． ３ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ６ １０ ６ ２ １ ） ４ ０ ３ — ５ １ ７ －８ Ｘ（ ０ ２ ０ — ２ ４０
摘 要 ： 一 台采 用 旋 流 燃 烧 器 的 锅 炉 进 行 数 值模 拟 ， 论 了二 次 风 出 口径 向速 度 、 淡 方 式 、 对 讨 浓 浓淡 比和
外 二 次 风 率 对 Ｎ 排 放质 量 浓 度 的影 响 ； 对 原 有 的 钝 体 进 行 改 进 ， 到 了 浓 淡 效 果 更 佳 的 钝 体 形 状 和 位 并 得
Ｉ ｆ ｕ ｎｃ ｆＳｔ ｕ ｔ ｒ ｎｄ Ｐａ ａ ｅ ｅ ｓ ｏ ｗｉｌｎ ｒ ｒ ｎ Ｎ０ Ｅｍ ｉ ｓｏ ｎ ｌ ｅ ｅ ｏ ｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｒ ｍ ｔ ｒ ｆ Ｓ ｒ ｉ ｇ Ｂｕ ｎｅ ｓ ｏ ｓｉ ｎ
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的困难 。而 炉 内脱 硝 技术 发 展 较 早 ， 术更 加 成 技 熟 ， 主要 控 制 手段 为 低 ＮＯ 其 燃 烧 器 、 气分 级 空 技 术 （ Ｆ 、 料 分 级技 术 和 烟 气 再 循 环 等 ， Ｏ Ａ） 燃 其 中低 ＮＯ 燃烧 器 和空 气 分 级技 术 结 合 使 用 的 方 法 ， 成本低 廉 、 其 容易 实 现 ， 目前 应 用 最 广 泛 的 是 炉 内脱 硝 方 法 ， ＮＯ 其 脱 除 率 可 达 ５ 。我 国 ０ 现投 运 的旋 流燃 烧 器 大 多为 国外 引进 ， 由于 我 国 煤种 多变 ， 实 际运 行 过 程 中 ， 要 根 据 现 场 状 在 需 况 进行燃 烧调 整口 ］ 。 本 文 利 用 Ｆ ＵＥ Ｌ ＮＴ 软 件 对 一 台 现 有 的 燃 用 褐 煤 旋 流 燃 烧 方 式 对 冲燃 烧 锅 炉进 行 数 值 模 拟 ， 到 了与 现 场 测 量 数 据 吻 合 的 ＮＯ 得 排 放 质 量浓 度 ， 依 次 研 究 了不 同 的二 次 风 出 口径 向 并 速度 、 浓淡 比和 内 、 二次 风 率对 ＮＯ 外 排 放 质量 浓 度 的影 响 ， 寻求 实 现 最 低 ＮＯ 排 放 质 量 浓 度
根据 ＧＢ１ ２ ３ ２ １ 火 电厂 大气 污染 物排 ３ ２ － ０ １《 放标 准 》燃 煤 锅 炉 的 Ｎ 排 放 质 量 浓 度 限值 从 ， ２０ ０ ３年 国 家 标 准 规 定 的 ４０ ｒｇ ｍ３降 低 到 １ ０ ５ ／ ａ ０ ｍｇ ｍ ； 目前投运 的各种 燃烧 方 式 的燃 煤锅 炉 ， ／ ３而 其 Ｎ 排 放 质 量 浓度 基 本 在 ３ ０ １００ｒｇ ｍ ０ ～ ０ ／ ３ ａ 的范 围内 ， 期运行将造成严 重的环境污染 。 长 我 国的动 力用煤 主要 为 劣 质煤 ， 括 难 燃 的 包 贫煤 、 烟煤 ， 无 以及 低 热 值 、 分 高 、 分 高 的 褐 水 灰
（ ｈ ｎ ｈ ｉ ｏ ｒＥｑ ｉｍｅ ｔ ｓａ ｃ ｎ ｔ ｕ ｅ ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ２ ０ Ｓ ａ ｇ ａ ｗｅ ｕｐ ｎ ｅ ｒｈ Ｉ ｓｉ ｔ ，Ｓ ａ ｇ ａ ０ ４ ，Ｃｈｎ ） Ｐ Ｒｅ ｔ ２ ｉａ
Ａ ｂ ｔａｃ ： ｍ ｅ ｉａｌ ｉ ｕｌ ｉ ｏｉｅ ｔ ｗｉｌｂｕ ｎ ห้องสมุดไป่ตู้ ｈｅ ｅ ｆ ｃ ｓｏｆｆ ｌ ｓｒ ｔ Ｂｙ ｎｕ ｒｃ ｍ ａｔｏｎ ｏｎ ａ ｂ ｌ ｒｗｉｈ ｓ ｒ ｒ ｅｒ ．ｔ ｆ ｅ ｔ ｏｌｏｗｉ ｇ ｆ ｃ ｏｒ ａ ｓ ｓ ｎ ａ ｔ ｓｏｎ ｍ ｓ ｃ ｏｎｃ ｎｔａｔｏｎ ｏ ｅ ｒ ｉ ｆ ＮＯ ｅ ｉｓｏｎ ｈａ ｅ ｂｅ ｎ ａｎ ｙｚ ｄ，ｓ ｈ ａ ｈｅ ｒ ｉ ｌｖ ｏｃｔ ｔｅ ｅ ｏｎｄａ ｙａｉ ｍ ｓｉ ｖ ｅ ａｌ ｅ ｕｃ ｓｔ ａｄ ａ ｅｌ ｉｙ ａｔｏｕ ｌ ｔｏｆｓ ｃ ｒ ｒ，ｔ ｈｅ