[發明專利]前后對沖旋流燃燒煤粉鍋爐的二次風配風方法及系統

有效

• 申請號: 201310108894.1
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN103148507A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 李德波
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: F23N3/00
• 分類號: F23N3/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 王茹;曾旻輝

技術領域

本發明涉及前后對沖旋流燃燒煤粉鍋爐技術領域，尤其涉及一種前后對沖旋流燃燒煤粉鍋爐的二次風配風方法和一種前后對沖旋流燃燒煤粉鍋爐的二次風配風系統。

背景技術

我國的能源結構在較長時期內仍然以煤炭為主。由于大量燃煤被用于發電，所釋放的NO_X（氮氧化物）占全國總排量的很大比例，對環境造成了嚴重的破壞。因此，鍋爐燃燒過程中的NO_X排放量應盡量降低。由于我國煤炭長期以來被過度開采，煤炭儲備開始顯現不足，煤炭供應出現緊張狀況。因此，在降低NO_X排放的同時，如何讓燃料高效的燃燒，使鍋爐燃燒效率提高，也是電廠關心的一個重要問題。

在火力發電中，鍋爐運行好壞與爐內空氣動力場情況有著緊密聯系。較好的爐內空氣動力場不僅可以保證鍋爐安全可靠地運行，又保證了電廠的經濟性。燃燒器是影響爐內空氣動力場的關鍵設備，不同類型的燃燒器在爐內生成不同的空氣動力場。燃燒器分為兩種：直流燃燒器和旋流燃燒器。直流燃燒器一般應用于四角切圓鍋爐，適用于中小型機組；而旋流燃燒器一般應用于對沖旋流燃燒鍋爐，應用于大型機組。與直流燃燒器相比，旋流燃燒器的穩燃性好、燃燒經濟性高、煙溫偏差小、機組大型化等方面具有獨特的優勢，但NO_X生成量較高，有些機組仍達不到國家排放標準。旋流燃燒器由于煤粉與氣流混合強烈，爐內流場過快的溫升以及局部過量的氧氣，使得煤粉燃燒強度較高，導致氮氧化物大量生成。

在電廠的實際運行中，通過改變二次風配分的方式實現低NO_X排放和改善燃燒效率是一種重要手段。目前對于前后對沖旋流燃燒煤粉鍋爐的二次風配風的一般做法是根據人工經驗來進行，由于人工經驗的準確度并不高，有時會引起爐內燃燒不穩，導致燃燒器出口被燒壞，或局部受熱面結焦，嚴重時還會造成鍋爐滅火，降低電廠的安全性和經濟性降低；此外，目前的做法無法對鍋爐配置合理的二次風，從而影響了鍋爐的燃燒效率；并且人工配風的方式會造成在燃燒過程中產生大量的污染物，對環境造成很大的破壞。

發明內容

基于此，本發明提供了一種前后對沖旋流燃燒煤粉鍋爐的二次風配風方法和一種前后對沖旋流燃燒煤粉鍋爐的二次風配風系統。

一種前后對沖旋流燃燒煤粉鍋爐的二次風配風方法，包括以下步驟：

根據前后對沖旋流燃燒煤粉鍋爐的設計參數，按照旋流燃燒器、冷灰斗區域、燃燒器區域、燃燒器上方區域和屏式過熱器區域的結構，建立所述鍋爐的網格化結構模型；

根據所述網格化結構模型，建立煤粉燃燒所形成的氣相湍流流動過程、氣固兩項流動過程、輻射傳熱過程、揮發分析出過程、焦炭燃燒過程和氮氧化物生成過程的數學模型；

根據建立的所述數學模型對煤粉燃燒過程進行模擬，獲取所述鍋爐內氣體濃度分布滿足預設指標時燃盡風量占總二次風量的比例；

在所述鍋爐運行時，按照所述燃盡風量占總二次風量的比例對所述鍋爐進行二次風的配風。

與一般技術相比，本發明前后對沖旋流燃燒煤粉鍋爐的二次風配風方法建立與煤粉燃燒所形成的各個理化過程相對應的數學模型，采用數值模擬的方法獲取所述鍋爐內氣體濃度分布滿足預設指標時燃盡風量占總二次風量的比例，并按照所述燃盡風量占總二次風量的比例對所述鍋爐進行二次風的配風。本發明在數值模擬過程中耗時短，計算成本低，實現過程中不需電廠現場的調控配合，并且模擬結果具有很好的可視性。克服了人工配風所產生的準確度不高，容易會引起爐內燃燒不穩定的問題，提高了鍋爐的燃燒效率，同時可大大降低燃燒過程中產生的污染物。

一種前后對沖旋流燃燒煤粉鍋爐的二次風配風系統，結構模型建立模塊、數學模型建立模塊、模擬模塊和配風模塊；

所述結構模型建立模塊，用于根據前后對沖旋流燃燒煤粉鍋爐的設計參數，按照旋流燃燒器、冷灰斗區域、燃燒器區域、燃燒器上方區域和屏式過熱器區域的結構，建立所述鍋爐的網格化結構模型；

所述數學模型建立模塊，用于根據所述網格化結構模型，建立煤粉燃燒所形成的氣相湍流流動過程、氣固兩項流動過程、輻射傳熱過程、揮發分析出過程、焦炭燃燒過程和氮氧化物生成過程的數學模型；

所述模擬模塊，用于根據建立的所述數學模型對煤粉燃燒過程進行模擬，獲取所述鍋爐內氣體濃度分布滿足預設指標時燃盡風量占總二次風量的比例；

所述配風模塊，用于在所述鍋爐運行時，按照所述燃盡風量占總二次風量的比例對所述鍋爐進行二次風的配風。