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文档简介
第3 7 卷第7 期 动力 工 程 学 报V 0 1 3 7N o 7 2 0 1 7 年7 月 J o u r n a lo fC h in e s eS o cie t yo fP o w e rE n g in e e r in g J u l 2 0 1 7 文章编号:1 6 7 4 7 6 0 7 ( 2 0 1 7 ) 0 7 0 5 1 3 0 7中图分类号:T K 2 2 9 2文献标志码:A学科分类号:4 7 0 3 0 对冲旋流燃烧锅炉侧墙水冷壁近壁区 还原性气氛分布特性 李永生,刘建民, ( 国电科学技术研究院清洁高效燃煤发 陈国庆,黄启龙,蔡培 电与污染物控制国家重点实验室,南京2 1 0 0 2 3 ) 摘要:以某6 6 0M W 超临界对冲旋流燃烧锅炉为研究对象,采用现场试验和数值模拟相结合的 方法,考察了不同运行工况下锅炉侧墙水冷壁近壁区还原性气氛的分布特征,分析了机组负荷、运 行氧量、燃尽风开度及燃烧器二次风配风方式等燃烧调整手段对侧墙水冷壁近壁区烟气中O :体 积分数、C O 体积分数、H :S 质量浓度以及脱硝入口N O :质量浓度的影响结果表明:负荷越高,侧 墙近壁区还原性气氛越强,高温腐蚀主要发生在高负荷工况下;提高运行氧量、降低燃尽风风量,虽 可提高侧墙水冷壁近壁区烟气中0 :体积分数,但提高幅度有限,且影响N O ,质量浓度;提高靠近 侧墙燃烧器的二次风量,降低二次风旋流强度对侧墙近壁区烟气组分的影响并不明显 关键词:高温腐蚀;硫化氢;低氮燃烧;还原性气氛 D is t r ib u t io nC h a r a ct e r iS t I cSo fR e d u ct iv eA t m o s p h e r eC lo s et o t h eW a t e rW a lIo fa nO p p o s e dF ir in gB o ile r L IY o n g s h e n g ,L J U J ia n m in ,C H E NG u o q in g ,H U A N GQ ilo n g ,C A IP e i ( S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fC le a na n dE f f icie n tC o a l f ir e dP o w e rG e n e r a t io na n dP o llu t io nC o n t r o l, G u o d ia nS cie n cea n dT e ch n o lo g yR e s e a r chI n s t it u t e ,N a n j in g2 1 0 0 2 3 ,C h in a ) A b s t r a ct :T a k in ga6 6 0M Ws u p e r cr it ica lo p p o s e df ir in gb o ile ra sa no b j e cto fs t u d y ,e x p e r im e n t a l t e s t sa n d n u m e r ica ls im u la t io n sw e r eco n d u ct e dt oin v e s t ig a t et h ed is t r ib u t io nch a r a ct e r is t icso fr e d u ct iv ea t m o s p h e r e clo s et ot h es id ew a llu n d e rd if f e r e n to p e r a t io nco n d it io n s ,S Oa st oa n a ly z et h ee f f e ct so ff o llo w in gf a ct o r s o nt h e0 2 ,C Oa n dH 2Sco n ce n t r a t io nclo s et ot h ew a t e rw a ll,a n do nt h eN O 。co n ce n t r a t io na tt h ein le to f S C Rs y s t e m ,s u cha st h eu n itlo a d ,o p e r a t io no x y g e nv o lu m e ,o v e rf ir ea ir ( O F A ) v o lu m ea n dt h es e co n d a r ya ird is t r ib u t io nm o d eo fb u r n e r s ,e t cR e s u lt ss h o wt h a tt h eh ig h e rt h eu n itlo a d ,t h es t r o n g e rt h er e d u ct iv ea t m o s p h e r e ;h ig h t e m p e r a t u r eco r r o s io nm a in lyo ccu r sint h eca s eo fh ig hu n itlo a d T h e0 2co n ce n t r a t io nclo s et os id ew a llsca nb eim p r o v e db ym e a n so fch a n g in gt h ev o lu m eo fo p e r a t io no x y g e na n d O F A ,b u tinalim it e de x t e n ta n dw it hn e g a t iv ee f f e cto nN O 。e m is s io n I n cr e a s in gt h ev o lu m ea n dr e d u c in gt h es w ir lin t e n s it yo fs e co n d a r ya irf o rb u r n e r sclo s et os id ew a llsh a v en oo b v io u se f f e cto nt h er e d u c t iv ea t m o s p h e r e K e yw o r d s :h ig h t e m p e r a t u r eco r r o s io n ;h y d r o t h io n ;lo w N O 。co m b u s t io n ;r e d u ct iv ea t m o s p h e r e 收稿日期:2 0 1 6 - 0 7 1 1 基金项目:清洁高效燃煤发电与污染物控制国家重点实验室科技资助项目 作者简介:李永生( 1 9 6 4) ,男,山西岚县人,高级工程师,硕士,研究方向为洁净煤燃烧技术 陈国庆( 通信作者) ,男,博士,电话( T e l) :0 2 5 8 9 6 2 0 9 2 9 ;E m a il:ch e n g q h it 1 6 3 co m 动力 工 程学报 第3 7 卷 近年来,随着国家环保要求的不断提高,特别是 新火电厂排放标准( G B1 3 2 2 3 2 0 1 1 ) 的实施,燃煤 发电机组普遍进行了N O ,排放控制技术改造,普遍 采用低氮燃烧技术与S C R 脱硝技术相结合的综合 防治措施一1 2 低氮燃烧技术营造的炉内还原性气氛 虽可降低N O ,的排放,但若空气分级过度则会影响 锅炉的安全运行首先,还原区含有大量强腐蚀性气 体,如H 。S ,在一定条件下极易破坏水冷壁表面的 氧化铁保护膜,导致水冷壁出现硫酸盐和硫化物型 高温腐蚀3 。j 其次,煤的灰熔点随还原性气氛的增 强而降低,这不仅会导致水冷壁结渣,还会加剧高温 腐蚀! “ 针对锅炉水冷壁的高温腐蚀,国内外研究者进 行了相关研究秦明等凹j 采用数值模拟方法,分析了 四角切圆锅炉水冷壁近壁区H ! S 的分布特性,确定 了空气分级燃烧炉内H ! S 的主要分布区域,为防治 水冷壁高温腐蚀提供了重要参考依据杨扬等 采 用试验方法测量了6 0 0M W 四角切圆锅炉水冷壁 近壁区还原性气体的分布特性,分析了燃尽风风量、 运行氧量和煤种的影响张知翔等 1 叫针对四角切圆 锅炉水冷壁高温腐蚀问题,提出了一种贴壁风装置, 并采用数值模拟方法进行了优化邓念念等u u 采用 数值模拟方法,研究了对冲燃烧锅炉炉内燃烧过程, 并重点分析了壁面区域温度场对水冷壁结渣的影 响李敏等口2 3 采用数值模拟方法,分析了对冲燃烧 锅炉水冷壁高温腐蚀的成因,重点分析了流场的影 响,并提出了贴壁风技术方案陈敏生等一”。1 钉采用数 值模拟方法优化了前后墙贴壁风喷口布置方案,并 给出了贴壁风对炉内燃烧特性的影响 由上述研究可知,针对四角切圆锅炉水冷壁高 温腐蚀问题,国内学者从试验调整、数值模拟到贴壁 风技术改造已进行了非常详尽的研究,而针对对冲 旋流燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀问题,仅开展了相关 数值模拟研究工作,主要分析了腐蚀的成因以及贴 壁风布置方案的优化,对炉内还原性气氛的实际分 布情况及运行调整的影响缺乏相关试验研究笔者 以某电厂6 6 0M W 超临界对冲旋流燃烧锅炉为研 究对象,采用现场试验和数值模拟相结合的方法,考 察了机组负荷、运行氧量、燃尽风( ( ) F A ) 开度以及 燃烧器内外二次风配风方式等燃烧调整手段对水冷 壁近壁区还原性气氛分布特性的影响,以期为对冲 旋流燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀防治提供参考 1 锅炉概况 某电厂D G2 1 4 1 2 s 4 - 1 1 7 型锅炉为超临界参 数直流炉,采用一次中间再热、单炉膛、平衡通风、尾 部双烟道制粉系统为正压直吹式,配备6 台中速磨 煤机燃烧器为D B C O P P C 型低N O ,燃烧器,采用 前后墙对冲布置,共3 6 只,前墙1 8 只,后墙1 8 只, 各分3 层布置,每层6 只分别在前后墙距离最上层 燃烧器一定距离处布置一层( ) F A 喷口,每层8 只, 其中2 只侧O F A 喷口位置略低于其余6 只O F A 喷口每层风箱人口处均设置挡板门用以调整风箱 的进风量,风箱入口挡板门由气动执行器进行调节 炉膛四周为全焊膜式水冷壁,由下部螺旋盘绕上升 水冷壁和上部垂直上升水冷壁2 种结构组成 该机组整套启动运行半年后,出现水冷壁高温腐 蚀现象( 见图1 ) 高温腐蚀主要发生在第一层燃烧器 至燃尽风之间的左、右两侧墙,集中在炉深方向的中 间区域左侧墙( A 侧) 高温腐蚀区呈零星分布,右侧 墙( B 侧) 高温腐蚀区旱连续分布腐蚀特征与文献 中报道的对埘,旋流燃烧锅一膪懵弛特仆基本一致 【? 【I舯J 埔水冷鼙高: 甜地I = j 瓤 F l誓lH ig h m m r | L i) Ir ( ) S lO ll1 1 1 I h J ic”c,fs ickwa lt r 、v 1 _ | 、 2 测点布置及测量方法 2 1 测点的布置 在炉膛两侧墙安装了测点,用于测量水冷壁近 壁区烟气中( ) :、C O 和H 。s 体积分数的分布情况, 测点位置f U lI 訇! 所玎: 前墙右侧墙( B 坝4后墙左坝0 墙( A 很0 - - oooooooooooo o OoO _ oooooo B 3 1B 3 3 oOoOoo A 3 一lA 3 3 , - - oooooo B ! 一1B 2 3 OOoooo A 二一lA 2 3 - - oooooo B 1 一】B l一3 oooooo A 1 一lA 1 3 。卜 j 卣佑置,J i0 F lg !r r ! i1 I I _ t _ 【1 。g ? ,t 1 :1 一- i1c_ 、 t I - 1 1 1 I ,( 1 n 第l层测点布置在第l层燃烧器与第2 层燃烧 器之间,标高为2 2I n 第2 层测点布置在第2 层燃 烧器与第3 层燃烧器之间,标高为2 7I T I 第3 层测 第7 期李永生,等:对冲旋流燃烧锅炉侧墙水冷壁近壁区还原性气氛分布特性5 1 5 点布置在第3 层燃烧器与燃尽风之间,标高为3 3 m 每层布置3 个测点,测点间距取3 51 T I ,中间测 点位于侧墙宽度方向中心线上为便于分析叙述,左 侧墙第1 层测点靠近前墙的编号为A 1 1 ,侧墙中心 位置的编号为A l一2 ,靠近后墙的编号为A l一3 左侧 墙第2 层和第3 层测点的编号依次为A 2 1 、A 2 2 、 A 2 3 、A 3 1 、A 3 2 、A 3 3 右侧墙测点编号次序与左 侧墙类似,用B 表示 2 2 测量方法及试验条件 试验中,采用N G A 2 0 0 0 、T E S T 0 3 5 0 、烟气预处 理器和烟气流量稀释器测量水冷壁近壁区烟气中 O :体积分数、C ( ) 体积分数和H 。S 质量浓度以及脱 硝入口N O 。质量浓度为减弱取样中烟气冷凝对 H :S 质量浓度测量结果的影响,在取样过程中将烟 气先经冷凝器急冷,然后再稀释通人烟气分析仪试 验煤质见表1 表1 煤种特性 T a b 1 A n a ly s e so ft h eco a lq u a lit y 元素分析 煤种 u 一( C 。,) u ,( H 。,) u ,( ( ) a ,) u - ( N 。,) u 一( & ,) 2 3 数值模拟方法 关于炉内流动、燃烧过程的数值模拟,笔者选用 的数学模型、网格划分方式、边界条件及数值求解方 法与参考文献 1 4 中一致硫化物气体生成模型采 用文献E 8 和文献 1 5 中的计算模型 3 结果与分析 3 1 水冷壁近壁区烟气中o :体积分数分布 图3 给出了炉膛四周水冷壁近壁区( 距水冷壁 管中心线1 0 0m m 处) 烟气中O :体积分数分布的模 拟结果由图3 可知,左、右两侧墙O F A 喷口以下, 除靠近前、后墙区域外,烟气中O :体积分数均低于 0 0 0 5 ,O F A 喷口以上区域烟气中( ) 。体积分数较 高,大于0 0 2 前、后墙水冷壁近壁区烟气中O 。体 积分数沿着炉膛高度的分布与左、右两侧墙分布趋 势相反,在O F A 喷口以下水冷壁近壁区烟气中( ) 。 体积分数高,约0 1 ,而在O F A 喷口以上水冷壁近 壁区烟气中O 。体积分数相对较低,但仍高于0 0 1 由此可知,对冲旋流燃烧锅炉水冷壁近壁区出现还 原性气体的区域主要集中在左、右两侧墙O F A 喷 n 以下的区域这也是极易发生高温腐蚀的区域 O ,体积分数 翰l 0 1 4 0 1 2 0 1 0 00 9 O0 8 O 0 7 O0 6 O0 5 O 0 4 耐 ) ,体积分数 嘲 0 12 O1 0 0 0 9 O 0 8 0 0 7 0 0 6 O0 5 O 0 4 O 0 3 I ;3 i, O ,体积分数 一8 ; l 01 4 01 2 0 1 0 00 9 0 0 8 0 ( J 7 0 0 6 O0 5 00 4 00 3 瞵, 左侧( A 侧) 墙( d ) 右侧( B 侧) 墙 虱3炉膛四周水冷壁近壁区烟气中( ) F ig 3o ! co n ce n t r a t io nclo s et ow a 3 2 机组负荷的影响 图4 给出了不同机组负荷下B 侧墙水冷壁近 壁区烟气中O 。体积分数、C O 体积分数和H 。S 质量 浓度的分布由图4 可知,随着机组负荷的升高,各 测点测得的O 。体积分数基本呈降低的趋势3 6 0 M w 机组负荷下,各测点测得的O 。体积分数均高 于0 5 ,高于1 的测点数量占6 0 ,而5 0 0M W 及以上机组负荷,第2 、第3 层测点测得的( ) :体积 分数极低。最高值为0 9 ,最低值为0 0 1 另外, 近壁区烟气中O :体积分数沿着炉膛高度方向逐渐 降低,对同层测点对比后发现,前墙近壁区烟气中 O 。体积分数高于后墙 比较不同机组负荷下H 。S 质量浓度和C O 体 积分数可以发现,随着机组负荷的升高,各测点测得 的H :S 质量浓度和C O 体积分数逐渐升高3 6 0 M w 机组负荷下,除B 卜3 和B 2 3 外,其余各测点的 H 。S 质量浓度均小于1 5 0m g m 3 ,而6 0 0M W 机组 负荷下除B 1 1 和B 12 外,其余各测点的H :S 质量 女 删如倦mH忙m骢盯似眦叭!耋 “阡00000000000000000一一 动力工程学报 第3 7 卷 B l lB l一2 B 1 3B 2 1B 2 2B 2 3B 3 一JB 3 2B 3 3 测孔编号 ( a ) O ! 体积分数 B l lB l一2 B l一3B 2 1B 2 2B 2 3B 3 一lB 3 2B 3 3 测孔编号 ( b ) H :S 质量浓度 1 1 1B l一2B l一3B 2 一lB ! 一2B 2 3B 3 一】B 3 2B 3 3 测孔编号 一L ( 1 体= 【:- ,毅 浏4 机组负倚肘水冷壁近壁区烟气中U 2 体积分数、H ! S 质量浓度和C O 体积分数的影响 F ig 4 E f f e cto fu n itlo a do nt h e0 1 H ? Sa n dC Oco n ce n t r a t io n clo s et ow a t e rw a lls 浓度均高于4 5 0m g m 3 ,其中B 2 3 和B 3 2 测点的 H :S 质量浓度超过仪器量程15 1 8m g m 3 比较测 得的H :S 质量浓度和cO 体积分数分布可以发现, H 。S 质量浓度和C O 体积分数分布沿着炉膛高度方 向呈递增趋势,与O ! 体积分数分布趋势相反,在宽 度方向上靠近前墙区域的H :s 质量浓度和C O 体 积分数明显低于靠近后墙区域 综上,对比不同机组负荷下B 侧墙近壁区烟气 中O :体积分数、C O 体积分数和H :S 质量浓度分布 可知,低负荷下近壁区烟气中O :体积分数相对较 高,而H :s 质量浓度较低,高负荷下近壁区烟气中 0 。体积分数较低,而H :S 质量浓度较高,易发生高 温腐蚀结合高温腐蚀的机理可以推测,对冲旋流燃 烧锅炉左右两侧墙水冷壁高温腐蚀主要发生在高负 荷工况下比较高负荷下左右两侧墙近壁区烟气中 O :体积分数和H ! S 质量浓度分布特征可知,易发 生高温腐蚀的区域在高度上位于第2 层燃烧器至燃 尽风之间区段,在宽度上主要集中在左右两侧墙中 间及偏后区域 3 3 运行氧量的影响 在5 0 0M W 机组负荷下,保持各层风箱挡板门 开度不变,考察了运行氧量对B 侧墙近壁区烟气中 0 。体积分数、C O 体积分数和H :S 质量浓度以及脱 硝入口N O 。质量浓度的影响,试验结果见图5 和表 2 由图5 ( a ) 可知,随着运行氧量的升高,各测点测 得的O 。体积分数基本呈递增趋势对比各测点O : 体积分数的增加幅度可以发现,靠近前墙的B 1 1 、 B 2 1 和B 3 1 测点变化比较明显,而靠近侧墙中心 和后墙位置的测点变化并不显著,特别是位于还原 区的第3 层测点,O :体积分数基本无明显变化,均 低于0 3 由图5 ( b ) 和图5 ( C ) 可知,提高运行氧 量,侧墙近壁区烟气中H 。s 质量浓度和C O 体积分 数虽有所降低,但是位于还原区的第3 层测点H :S 质量浓度仍极高,B 3 2 和B 3 3 测点的H :s 质量浓 J 受仍超过仪器量程1j 18n lg1 2 1 B 1 一lB 1 2B 1 - 3B 2 - lB 2 - 2B 2 - 3B 3 1B 3 - 2B 3 3 测孔编号 ( a ) ( ) :体积分数 l圭也b 。k 直k 酋。b 。邕。目 B l一1B l一:B l一3B :一lB ! 一二B 二一 B 3 一l1 1 3 一二B 3 3 测孔编号 ( c) C O 体积分数 图5 运行氧量对水冷壁近壁区( ) 2 体积分数、H2 S 质量浓度和 C O 体积分数的影响 F ig 5 E f f e cto fo p e r a t io no x y g e nv o lu m eo nt h e ( ) 2 ,H 2Sa n d C ( ) co n ce n t r a t io nclo s et ow a t e rw a lls 蛐如舳孙一,LII晶三巡琏嘲蜓,I_ 咖啪枷瑚咖啪伽猢。 一f_眦)魁避嘲蟮,z 阱 之 阱町七 筹一 吖测 质 毗 5 0 H 屯 8 7 6 5 4 3,- 摹巅求鼷蛙o_) 第7 期 李永生,等:对冲旋流燃烧锅炉侧墙水冷壁近壁区还原性气氛分布特性 由此可知,提高运行氧量虽可提高主燃区烟气 中的O :体积分数,降低C O 体积分数和H 。S 质量 浓度,但由于采用空气分级燃烧,主燃区和还原区过 量空气系数仍小于1 ,侧墙近壁区烟气中O 。体积分 数仍较低 表2 不同运行氧量下脱硝入口N q 质量浓度1 l T a b 2E f f e cto fo p e r a t io no x y g e nv o lu m eo nt h eN o , co n ce n t r a t io na tS C Rin le t 注:1 ) N q 质量浓度为折算到标态、干基、6 嘎体积分数下的值 表2 给出了运行氧量对脱硝人口N O 。质量浓 度的影响由表2 可知,随着运行氧量的提高,脱硝 入口N O ,质量浓度呈递增趋势,运行氧量由2 3 4 升高至4 7 ,两侧脱硝入口平均N O ,质量浓度由 3 3 6m g m 3 提高到4 0 0 5m g m 3 ,升高了1 9 由 此可知,提高运行氧量虽可提高水冷壁近壁区烟气 中O 。体积分数,降低C O 体积分数和H :S 质量浓 度,但会大幅度提高脱硝入口N O ,质量浓度 3 4 燃尽风风门开度的影响 在3 6 0M W 和5 0 0M w 机组负荷下,保持运行 氧量和各层风箱挡板门开度不变,改变燃尽风风门 开度,考察其对脱硝人口N O ,质量浓度和侧墙近壁 区烟气中O :体积分数、C O 体积分数和H :s 质量浓 度的影响,试验中燃尽风风门开度的变化见表3 ,试 验结果见图6 由图6 可知,2 个试验负荷下减小燃 尽风风门开度,第2 层和第3 层测点测得的O :体积 分数均有所上升,但幅度均不大,侧墙中心和靠近后 墙测点测得的O :体积分数仍低于1 ,而第1 层测 点测得的O :体积分数随着燃尽风风门开度的降 低,3 6 0M W 机组负荷下呈降低趋势,5 0 0M W 机组 负荷下呈升高趋势由2 个试验负荷下近壁区H 。S 质量浓度的分布特征可知,减小燃尽风风门开度, H :S 质量浓度降低 减小燃尽风风门开度,可将更多的二次风分配 到主燃区,有利于提高主燃区O :体积分数,因此侧 墙近壁区O 。体积分数提高但由于各层风箱挡板 门开度及燃烧器阻力不同,致使各层燃烧器配风并 不均匀,因此减小燃尽风风门开度对各层燃烧器风 量的影响并不同,以致各层测点测得的O 。体积分 数增加幅度并不相同另外,煤在燃烧过程中硫有2 种转化形式,在氧气充足的条件下生成S O 。,在缺氧 条件下生成H 。S 在炉膛中这2 种产物并存,各自的 份额取决于O :体积分数增加主燃区0 。体积分 数,可以提高s 向S O 。的转化,从而抑制H :s 生成, 因此,随着燃尽风风门开度的减小,H 。S 质量浓度 降f 氐 ;1 - 1B 1 - 2B 1 - 3B 2 1B 2 2B 2 3B 3 一lB 3 2 B 3 3 测孔编号 ( a ) O ! 体积分数 B l一1B 1 - 2B l一3B 2 一IB 2 2B 2 3B 3 一lB 3 2 B 3 3 测孔编号 ( b ) H :S 质量浓度 目6燃尽风风门开度对水冷壁近壁区( ) ! 体积分数和H ! S 质量浓度的影响 F ig 6 E f f e cto fO F Av o lu m eo nt h e ( ) 。a n dH ,S co n ce n t r a t io nclo s et ow a t e rw a lls 在实际运行中,由于高负荷下无法将燃尽风风 门全关,为此采用数值模拟方法对比了燃尽风风门 全开和全关2 个工况下水冷壁近壁区烟气中O :体 积分数的分布情况结果见图7 巾图7 可知若燃 O ,体积分数 黝 O1 2 O 1 0 O 0 9 O0 8 O0 7 O 0 6 O 0 5 00 4 O 0 3 鳓, 积分数 2 0 1 8 1 6 1 4 】2 】O 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 l 0 0 5 j 争天工r 魁1 ,、坪n 咒 幽7 燃尽风风门全升和全关1 况F 水冷壁近壁区L J 2 体积分数 F ig 7( ) 2co n ce n t r a t io nclo s et ow a t e rw a llsint h eca s e o ff u llyclo s e da n do p e n e dO F A 琴 k 甾 函淼L 氐裟刚 1 1【Na粉一岖匦卜【HJla 粼 卤 曷 函甜煳嘲豳 删渤罩| 一+曼型蠖蚓避,一 动力 工 程 学报第3 7 卷 尽风风门全关,水冷壁近壁区O :体积分数显著升 高,最低值为1 ,平均值为4 2 表3 给出了3 6 0M W 和5 0 0M W 机组负荷下 燃尽风风门开度对脱硝入口N O ,质量浓度的影响 由表3 可知,3 6 0M W 机组负荷下,将燃尽风A 侧 风门开度由5 4 减小至3 2 ,B 侧风门开度由3 8 减小至2 5 ,A 侧脱硝入口N O 。质量浓度由3 5 0 m g m 3 升高到3 5 5m g m 3 ,B 侧脱硝入口N O ,质量 浓度由3 2 2m g m 3 升高到3 3 8m g m 3 5 0 0M W 机 组负荷下,将燃尽风A 侧风门开度由7 1 减小至 5 0 ,B 侧风门开度由6 5 减小至4 0 ,A 侧脱硝 人口N O ,质量浓度由3 6 2m g m 3 升高到3 8 5m g m 3 ,B 侧脱硝入口N O 质量浓度由3 5 4m g m 3 升 高到3 7 3m g m 3 表3 不同燃尽风风门开度下脱硝入口N O ,质量浓度 T a b 3E f f e cto fO F Av o lu m eo nt h eN O xco n ce n t r a t io na tS C Rin le t N O ,质量浓度 ( m g - m 。) A 侧 B 侧 综上,减小燃尽风风门开度,虽可降低燃尽风风 率,提高主燃区( ) ! 体积分数,但会导致N O ,质量浓 度升高,破坏低氮改造分级燃烧降低N O ,质量浓度 的技术意图另外,脱硝入口N O 。质量浓度升高,增 加了S C R 脱硝系统N ( ) ,控制负担,会导致脱硝系 统喷氨量增加、氨逃逸率升高,影响空气预热器和除 尘器的安全稳定运行 3 5 二次风配风方式的影响 为了提:1 if f ! I J 荫水冷I I ! :近I 甓I 茎烟气c| ( ) 体移:;) 数,降低H :S 质量浓度和C ( ) 体积分数,缓解水冷 壁高温腐蚀,进行了燃烧器内外二次风配风的调整 试验笔者主要对比2 种配风方式,方式1 为常规的 均等配风。即同层各只燃烧器内外二次风开度相同 方式2 是将靠近侧墙的燃烧器内二次风关小,只留 少许开度冷却喷口,将外二次风挡板调为直流,增大 靠近侧墙燃烧器的二次风量和穿透深度调整后测 得的近壁区烟气中O 。体积分数和H :S 质量浓度见 图K j l一1B 1 2B 1 3B 2 一lB :一2B 2 - 3I 3 一l B 3 2 B 3 3 测孔编号 ( ,。) ( J 体积分数 ( Hs 嘎绩浓噬 I 荨1s一次风配风方式对水冷壁近l键K ( ) 体f I :分数和H :S 质量浓度的影响 F ig 8 E f f e cto fs e co n d a r ya ird is t r ib u t io nm o d eo nt h e0 2a n dH 2Sco n ce n t r a t io nclo s et ow a t e rw a lls 由图8 可以看出,提高靠近侧墙燃烧器的二次 风风量及射流刚性,可以显著提高第1 层测点测得 的O ! 体积分数,但对第2 、第3 层测点测得的( ) :体 积分数影响并不明显分析其原因为,将外二次风由 旋流改为直流,虽可提高二次风风量和射流刚性,但 由于靠侧墙燃烧器距侧墙距离( 3 4 6 1m ) 较大,扩 散到侧墙近壁区气流氧量已基本耗尽,因此,对近壁 区烟气中O 。体积分数影响并不明显 为进一步分析燃烧器内外二次风配风方式对侧 墙水冷壁近壁区烟气中( ) 。体积分数的影响,采用 数值模拟方法分析了外二次风叶片角度的影响,模 拟结果见图9 由图9 可以看出,在保证各只燃烧器 风量不变的条件下,将外二次风叶片角度由5 5 。降 低到3 5 。,侧墙中间近壁区烟气中( ) 。体积分数变化 第7 期 李永生,等:对冲旋流燃烧锅炉侧墙水冷壁近壁区还原性气氛分布特性5 1 9 不明显,而靠近前后墙区域的O 。体积分数略有提 高,但幅度不大,这进一步说明了燃烧器二次风配风 州祭对侧墙近壁瞬:烟气组分影响0 i人 秽 j 套。鳝辩 ,一 m一i8 积分数 穸 O ,体积分数 幽9 外一次风叶片角度刈水冷壁近壁区t ) 2 体积分数的影“阿 F ig 9 E f f e ct o fv a n ea n g le so fo u t e rs e co n d a r ya iro nt h e0 2 co n ce n t r a t io nclo s et Ow a t e rw a lls 4结论 ( 1 ) 对冲旋流燃烧锅炉侧墙水冷壁近壁区还原 性气氛随着机组负荷的升高而增强,高温腐蚀主要发 生在高负荷工况下,易腐蚀区域位于第2 层燃烧器至 燃尽风区段,主要集中在侧墙中间和偏后墙区域 ( 2 ) 减小燃尽风风门开度,侧墙近壁区C O 体 积分数和H :S 质量浓度均降低,主燃区上部O 。体 积分数略有升高,但幅度不大,侧墙中心和靠近后墙 区域( ) :体积分数依然较低,仍存在高温腐蚀的风 险,且脱硝入口N O 。质量浓度升高 ( 3 ) 随着运行氧量的增加,侧墙近壁区O 。体积 分数略有升高,H 。S 质量浓度降低,但N O 。质量浓 度显著增加;改变靠近侧墙燃烧器的内外二次风叶 片角度,增加二次风量和射流刚性,对侧墙近壁区还 原性气氛的影响并不明显 ( 4 ) 采用燃烧调整的手段可提高两侧墙水冷壁 局部区域烟气中O :体积分数,减弱还原性气氛,在 一定程度上可缓解高温腐蚀,但尚无法从根本上解 决该问题 参考文献 P r o ce e d in g so ft h eC S E E ,2 0 12 ,3 2 ( 2 9 ) :I8 2 孙绍增,秦裕琨,许焕焕因地制宜制定适合国情的 3 N O 。排放标准 J 中国电力企业管理,2 0 1 l( 9 ) : 2 8 2 9 S U NS h a o z e n g ,Q I NY u k u n ,X UH u a n h u a n A c co r d in gt Ot h elo ca lco n d it io n sd e v e lo pN O ,e m is s io n s t a n d a r ds u it a b lef o rt h en a t io n a l co n d it io n s J C h i n aP o w e rE n t e r p r is eM a n a g e m e n t ,2 0 1 1 ( 9 ) :2 8 2 9 殷立宝,马仑张成,等超临界对冲燃烧锅炉水冷 壁向火侧起皮成因分析 j 动力工程学报,2 0 1 5 , 3 5 ( 4 ) :2 5 7 - 2 6 2 ,2 6 9 Y I NL ib a o ,M AL u n ,Z H A N GC h e n g ,e ta 1 C a u s e a n a ly s iso nw a t e r 。w a ll f ir e s id eo x id a t io ninas u p e r r cr it ica lo p p o s e df ir in gb o ile r J J o u r n a lo fC h in e s e S o cie t yo fP o w e rE n g in e e r in g ,2 0 1 5 ,3 5 ( 4 ) :2 5 7 2 6 2 , 2 6 9 4 P R O N O B I SM L I T K AR R a t eo fco r r o s io no fw a 一 5 6 t e r w a llsins u p e r cr it ica l p u lv e r is e df u e lb o ile r s J C h e m ica la n dP r o ce s sE n g in e e r in g ,2 0 1 2 ,3 3 ( 2 ) :2 6 3 2 7 7 B R Y E R SRW F ir e s id es la g g in g ,f o u lin g ,a n dh ig h t e m p e r a t u r eco r r o s io no fh e a t t r a n s f e r s u r f a ced u et O im p u r it ie sins t e a m r a is in gf u e ls J P r o g r e s sinE n e r - g Ya n dC o m b u s t io nS cie n ce ,19 9 6 ,2 2 ( 1 ) :2 9 1 2 0 周武,庄正宁,刘泰生,等切向燃烧锅炉炉膛结渣 问题的研究 J 中国电机工程学报,2 0 0 5 ,2 5 ( 4 ) : 】3 卜】3 5 Z H O UW u ,Z H U A N GZ h e n g n in g ,L I UT a is h e n g , e ta 1 S t u d yo ns la g g in gp r o b le mint h ef u r n a ceo fa t a n g e n t ia lf ir e db o ile r J P r o ce e d in g so ft h eC S E E , 2 0 0 5 。2 5 ( 4 ) :1 3 1 13 5 7 党林贵,陈国喜,王春玉,等前后墙对冲旋流燃烧 锅炉炉膛结渣试验研究和改造实践 J 动力工程学 报。2 0 1 5 ,3 5 ( 1 0 ) :7 8 17 8 5 D A N GL in g u i,C H E NG u o x i,W A N GC h u n y u ,e t a 1 E x p e r im e n t a ls t u d yo ns la g g in gm e ch a n is min a n o p p o s it ef ir in gb o ile ra n dt h eco u n t e r m e a s u r e s J J o u r n a lo fC h in e s eS o cie t yo fP o w e rE n g in e e r in g , 2 0 1 5 3 5 ( 1 0 ) :7 8 1 7 8 5 8 1 蒋敏华,黄斌燃煤发电技术发展展望 J 中国电 机工程学报。2 0 1 2 ,3 2 ( 2 9 ) :1 8 9 JI A N GM in h u a ,HU A N GB in P r o s p e ct so nco a l f ir e dp o w e rg e n e r a t io nt e ch n o lo g yd e v e lo p m e n t J 秦明,姜文婷,吴少华空气分级燃烧炉内壁面硫化 物分布的数值模拟 J 动力工程学报,2 0 1 6 ,3 6 ( 2 ) :9 19 8 Q I NM in g ,儿A N GW e n t in g ,W US h a o h u a N u m e r i ca ls im u la t io no fs u lf id ed is t r ib u t io no nf u r n a cew a lls w it ha ir - s t a g e dco m b u s t io n J J o u r n a lo fC h in e s eS o - cie t yo fP o w e rE n g in e e r in g ,2 0 1 6 ,3 6 ( 2 ) :9 1 9 8 杨扬6 0 0M w 超临界机组低N 0 ,燃烧协调优化研 究 D 杭州:浙江大学2 0 13 ( 下转第5 3 9 页) r 姑 “08642086432,0们js,一JJJmm由0m L p 00000000000000廿嚣篓 第7 期胡亮,等:碰摩拉杆转子非线性动力学响应特性 5 3 9 7 8 9 1 0 3 W A N GJG ,Z H O UJZ ,D ( ) N GDW ,e ta 1 N o n lin e a rd y n a m ica n a ly s iso far u b im p a ctr o t o rs u p p o r t e d b yo ilf ilmb e a r in g s J 3 A r ch iv eo fA p p lie dM e ch a n - ics ,2 0 1 3 ,8 3 ( 3 ) :4 1 3 - 4 3 0 A B U M A H F O U ZI ,B A N E R J E EA O nt h ein v e s t i- g a t io no fn o n lin e a rd y n a m icso far o t o rw it hr u b im p a ctu s in gn u m e r ica la n a ly s isa n de v o lu t io n a r ya lg o r it h m s J P r o ce d iaC o m p u t e rS cie n ce ,2 0 1 3 ,2 0 : 1 4 0 1 4 7 H E ID ,L UYJ ,Z H A N GYF ,e ta 1 N o n lin e a rd y n a m icb e h a v io r so far o df a s t e n in gr o t o rs u p p o r t e db y f ix e d t ilt in gp a dj o u r n a lb e a r in g s J 3 C h a o s ,S o lit o n s & F r a ct a ls ,2 0 1 4 ,6 9 :1 2 9 - 1 5 0 H E ID ,L UYJ ,Z H A N GYF ,e ta 1 N o n lin e a rd y n a m icb e h a v io r so fr o df a s t e n in gr o t o r h y d r o d y n a m ic j o u r n a lb e a r in gs y s t e m J A r ch iv eo fA p p lie dM e - ch a n ics ,2 0 1 5 ,8 5 ( 7 ) :8 5 5 8 7 5 1 1 1 2 1 3 程礼,钱征文,陈卫,等结构参数对拉杆转子双稳 态振动特性的影响 J 振动、测试与诊断,2 0 1 2 ,3 2 ( 5 ) :7 6 7 - 7 7 2 C H E N GL i,Q I A NZ h e n g w e n ,C H E NW e i,e ta 1 I n f lu e n ceo fs t r u ct u r a lp a r a m e t e r so nt h eb is t a b ler e s p o n s eo f ad is k r o d f a s t e n in g r o t o r J J o u r n a l o f V ib r a t io n ,M e a s u r e m e n t & D ia g n o s is ,2 0 1 2 ,3 2 ( 5 ) : 7 6 7 7 7 2 钱征文,程礼,陈卫,等盘式拉杆转子双稳态振动 特性 J 航空动力学报,2 0 1 1 ,2 6 ( 7 ) :1 5 6 3 1 5 6 8 Q I A NZ h e
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