国内W型 火焰 锅炉研究现状

1、国内W型 火焰 锅炉研究现状W型火焰锅炉是由美国FW公司首创，后经法国Stein公司和日本HIT·FW公司等不断完善而发展起来的新型锅炉，综合了强化无烟煤燃烧的各种措施-延长火焰、分级送风、煤粉浓缩、敷设卫燃带等-非常适合于燃烧无烟煤，在西方是燃烧劣质煤尤其是低挥发分劣质煤的典型锅炉燃烧技术，由于它脱胎于早期的U型火焰锅炉，故又称为双U型或顶部燃烧方式锅炉。上世纪80年代W型火焰燃烧技术引入我国，现已成为我国燃用低挥发份煤应用最为广泛的技术之一。已经投用的有50余台，主要为300MW等级，也有几台600MW机组。制造厂家几乎涵盖了世界范围内生产W型火焰电站锅炉的所有锅炉厂，包括北京F

2、W公司(中美合资),法国STEIN公司,英国MBEL公司(英巴)，加拿大BW公司和我国东方锅炉厂(引进美国FW公司技术)。我国是世界上唯一的拥有如此多不同类型的W型火焰电站锅炉的国家，也是应用W型火焰锅炉经验最多的国家。国内许多高校都对W型火焰锅炉燃烧技术进行了研究。西安交通大学西安交通大学从上世纪80年代末就展开了对W型火焰锅炉炉内流场的试验研究，总结了大量研究经验和方法。1992年，张文宏发表W型火焰锅炉炉内空气动力场的实验研究，对石家庄上安电厂引用加拿大BW技术的350MWW型火焰锅炉展开实验研究。搭建冷态单相试验台时采用了燃烧器矫形方法，对燃烧器部分进行适当的放大，并利用热线风速仪测量

3、了炉膛内的二维流场。研究了不同拱上风与前后墙风动量比、不同拱上风入射角度、不同前后墙风入射角度以及不同几何炉型对炉内流场分布的影响规律。不考虑实际过量空气量要求理论认为:拱上风与前后墙侧风动量比越大越有利于煤粉的着火和燃烧。对前后墙侧风大小对炉内流场的影响作了定性描述，重点提出配风的"对称"的问题，而其角度变化对流场影响不大。实验选取前后墙风水平入射和偏离水平方向45度，结果相差无几。最终认为:下部炉膛几何尺寸设计的正确行是燃烧迅猛与不结渣的重要保障。本文试验的模化比过小，为1:60、1:65、1:75，这加大了壁面效应的影响，但研究方法很有开创性。1995年，魏小林发表W

4、型火焰锅炉冷态模型试验及数值计算，其研究对象为FW公司生产300MWW型火焰锅炉。采用冷态单相试验，利用热线风速仪测量流场，并辅以数值计算研究。分析试验结果时定义了折算速度、充满度等参数的计算方法。这些参数为研究W型火焰锅炉提供了良好的方法。数值计算采用Simple算法，交错网格。对于冷灰斗和上炉膛等不重要部分简化为二维通道，以减少计算量。但与下炉膛的三维网格如何连接并未详细说明，且网格粗糙，数目较少。计算结果对比两个工况，分析了主气流最大速度的衰减规律，以及湍动能及其耗散率的变化情况。2000年左右，车刚、何立明等对珞璜电厂引进的法国Stein公司的360MWW型火焰锅炉进行了大量的实验研究

5、。研究延续了冷态单相试验方法，利用热线风速仪测量流场。针对不同配风，不同膛喉口面积，有无折焰角，以及应用折焰角时不同燃烧器布置角等对炉内速度、充满度等参数的变化以及喉口的速度偏差进行分析。进行分析。但研究燃烧器布置的角度变化仅在6度范围内，因此还有进一步研究空间。浙江大学1995年，樊建人等发表W型火焰煤粉锅炉炉内燃烧过程及污染物生成的数值模拟，针对一台300MWW型火焰锅炉炉内化学反应展开数值计算研究。研究仅安排了满负荷和50%负荷两个工况，但对于模型的选取过程很有参考价值。本文采用k-E双方程湍流模型来模拟气相湍流输运，用EBU模型为模拟气相湍流燃烧，使用Monte-Carlo方法计算辐射

6、换热，煤粉的水份蒸发采用扩散模型，对于煤的挥发份的热分解，采用了傅维标的通用反应模型，对于颗粒的湍流扩散采用了脉动频谱随机颗粒轨道模型，对焦碳的燃烧采用了扩散动力反应模型。清华大学1995年，孙保民等针对上安电厂一台加拿大Babcock公司生产的350MWW型火焰锅炉进行了数值模拟研究。文中对流场初值采用一维流的处理方法，简化计算提高通用性，并比较了几种不同的差分格式。2006年，张海、吕俊复等发表W型火焰锅炉燃烧问题的分析和解决方法:对国内菏泽、珞璜、上安、鸭河口等电站的300MW级W型火焰锅炉运行状况进行研究，发现普遍存在煤粉燃尽度差，结渣情况严重，NOx生成量大，火焰偏烧以及水冷壁腐蚀等

7、问题。分析认为存在这些燃烧问题主要原因是:1、为了便于着火稳燃和燃尽,设计时在下炉膛的垂直区段基本上都敷设卫燃带,使主燃烧区处于"准绝热燃烧状态",炉膛温度很高。过高的炉膛温度是引起炉膛结渣和NOx排放值增加的根本原因。2、浓淡分离虽然有利于着火和稳燃，但风粉配合不好，引起浓股所在局部区氧量供应不足，造成高温腐蚀或燃烧反应不完全而使飞灰和大渣含碳量增加，也使火焰拖长，引起过热器超温。3、为保证无烟煤、贫煤的及时着火，一次风率选得较低，二次风喷口又设计过分狭窄，三次风速又提不上去(仅20mPs)，因而，一、二、三次风可用的原始动量被无效地节流损失掉，使下炉膛燃烧过程中一、二、

8、三次风间的相互混合较差，造成在上炉膛火焰上升过程中，煤粉和气流处于"弱湍流状态"。燃烧反应很弱，甚至二、三次风短路，从而使飞灰含碳量增加，特别在空气系数减少时更是如此。4、煤质变化和煤粉细度不符合设计要求也是造成燃烧问题的一个重要因素。这一问题对大多数进口锅炉或使用国外技术制造的各类锅炉普遍存在。并提分析了应用富集型燃烧器解决上述问题的可能性。山东大学2006年郭玉泉以英国MBEL公司生产菏泽2×300MW及聊城2×600MWW型火焰锅炉为研究对象，采用热态试验方法，在机组上加装测点，搜集了大量关于氧量、烟温、近壁烟气气氛等参数的数据。发现以下问题并分析

9、了原因:1、两机组均存在燃尽度差的问题，分析原因在于煤粉细度不够高，应改善磨煤机性能。2、对于结渣问题提出选用灰熔点高的煤种。3、对于NOx生成问题提出减少卫燃带。本文工业数据丰富，分析得当，也发现了NOx生成、飞灰含碳与结焦相制约的问题，但没能很好地解决。太原理工大学2006年，车丹在其硕士论文W型火焰锅炉燃烧特性的研究中对FW公司生产阳城电厂6×350MW机组出现的燃烧问题，引入"高温空气燃烧技术"，提出用"煤粉浓缩预热低NOx燃烧器"技术解决燃烧不稳定、飞灰可燃物含量高、炉内结渣、NOx排放量高等问题。并在中试炉上进行了热台试验，但并没等

10、被电厂采纳。华北电力大学2000年朱志强在硕士论文W型火焰燃烧室燃烧过程及污染物生成的数值模拟中以阳泉二电厂1号炉为研究对象，使用Fortran90语言编制程序进行数值计算，主要分析纵向温度、速度、氧气浓度和NOx的分布情况。重点分析了NOx的生成。但计算结果-炉膛出口NOx浓度为370mg/kg，值得怀疑。潘朝红、王忠渠、周立辉等对W型火焰锅炉的热力计算进行了深入研究，认为:锅炉容量越大，炉膛截面上温度场越不均匀，而水冷壁的吸热量在相当大的程度上取决于炉膛四周的温度，这与热力计算所需的炉膛平均温度相差较大。结合前苏联杜卜斯基和卜劳赫提出的修正方法选用GWBasic、Fortran90等计算机

11、语言进行编程，对热力计算方法进行了验证。并计算出实际火焰中心高度X。2005年张江平发表硕士论文W型火焰锅炉炉内过程的数值模拟，对北海电厂2号炉-英国BW生产300MW机组，采用炉内过程全模拟的方法，应用FLUENT软件对炉内冷热态工况下的速度场、温度场、组分场进行了分析。对流动模型、两相流模型、热辐射模型、挥发分析出模型、气相湍流燃烧、焦炭燃烧反应模型的选取进行了比较说明。并指出了正确调整外二次风的重要性。哈尔滨工业大学2005年，高原在其硕士论文1025t/hW型火焰锅炉气固流动特性的数值模拟研究中针对东方锅炉厂引进美国福斯特·惠勒公司技术设计制造的1025t/hW型火焰锅炉进行了炉内气固两相流动的数值模拟。对比了不同配风方式对流场的影响。并分析了有无喉口、去掉原来的乏气喷口，将油枪周围的大孔作为乏气喷口、以及主喷口与乏气喷口位置后等结构变化的影响。任枫等采用IFA300热线风速仪,对阳泉2#炉进行了冷态单相试验，研究不同配风以及交换主气流和乏气喷口位置、将有枪周围设置为乏气喷口等工况下的炉内空气动力场。利用PHOENICS软件进行了燃烧模拟，以及利用FLUENT软件详细进行了不同配风方式，不同F层二次风入射角度对炉内流场影响的研究，并对阳泉第二电厂2号炉进行了F层二次风25