第４４卷第５期 热 力 发 电 ＴＨＥＲＭＡＬ ＰＯＷＥＲ ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ Ｖｏｌ＿４４ ＮＯ．５ Ｍａｙ ２Ｏ１５ ２０１５年５月 燃尽风率对锅炉燃烧特性影响的数值模拟 吕旭阳 ，张勇胜 ，李春曦 ，叶学民 （１．华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北保定２．国网河北省电力公司电力科学研究院，河北石家庄［摘 ０７１００３； ０５００２１） 要］对某电厂３３０ ＭＷ机组锅炉低ＮＯ 燃烧器改造后存在的受热面过热问题，通过数值模拟与 试验相结合的方法，研究燃尽风率变化对炉内温度场、氧气质量浓度分布及Ｎ０ 排放的影 响，并将模拟数据与试验结果进行了对比。结果表明：数值模拟与试验研究结果较为吻合，燃 尽风率的增加有利于降低ＮＯ 排放，但对锅炉运行的安全性和经济性会产生一定影响，综合 考虑ＮＯ 排放和锅炉运行安全性，燃尽风率应控制在２５ ～３０ 。 ［关键词］锅炉；燃烧特性；燃尽风率；数值模拟；ＮＯ 排放 ［中图分类号］ＴＫ２２３．２１ ［文献标识码］Ａ［文章编号］１００２—３３６４（２０１５）０５—０１０８—０５ ［ＤＯＩ编号］１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—３３６４．２０１５．０５．１０８ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｏｖｅｒ ｆｉｒｅ ａｉｒ ｒａｔｅ ｏｎ ｂｏｉｌｅｒ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：ａ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｉ ＹＵ Ｘｕｙａｎｇ ～，Ｚ Ｈ ＡＮＧ Ｙｏｎｇｓｈｅｎｇ ，ＬＩ Ｃｈｕｎｘｉ ，ＹＥ Ｘｕｅｍｉｎ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ ０７ ｉ００３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅｂｅｉ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００２１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｖｅｒ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ａ ３３０ ＭＷ ｕｎｉｔ ｂｏｉｌｅｒ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｌｏｗ ＮＯ ｂｕｒｎｅｒ ｒｅｔｒｏｆｉｔｔｉｎｇ．Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｉｓ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｏｖｅｒ ｆｉｒｅ ａｉｒ（ＯＦＡ）ｒａｔｅ ｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ，ｏｘｙ— ｇｅｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｆｕｒｎａｃｅ ａｎｄ ＮＯ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｗｅｒｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｇｒｅｅｄ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ａｎ ｉｎ— ｃｒｅａｓｅ ｉｎ（）ＦＡ ｒａｔｅ ｗａｓ ｈｅｌｐｆｕｌ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ Ｎ０ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ，ｂｕｔ ｈａｄ ａｄｖｅｒｓｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｅ ｃｏｎｏｍｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｉｌｅｒ．Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ＮＯ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ，ｔｈｅ ＯＦＡ ｒａｔｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｆｒｏｍ ２５ Ｖ００ ｔｏ ３０ Ａ．０ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｏｉｌｅｒ，ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ＯＦＡ ｒａｔｅ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ＮＯ ｅｍｉｓｓｉｏｎ 随着火力发电机组装机容量的迅速增加，其排 放的污染物特别是ＮＯ 也随之迅速增加ｔｌ－２￣。目前 电厂主要采用低ＮＯ 燃烧器、分级燃烧技术和ＳＣＲ 技术相结合，有效降低ＮＯ 的排放，以满足日趋严 格的环保要求 ］。因此，国内学者对低ＮＯ 燃烧器 进行了大量研究，尤其在模拟燃尽风率改变对锅炉 ＮＯ 排放的影响方面取得了一定的研究成果【 。］。 但实际运行中，燃尽风率的改变在影响ＮＯ 排放的 同时必然对锅炉热效率和运行安全性造成一定影 器改造后存在的受热面过热问题，通过数值模拟与 试验相结合的方法来调节燃尽风率，以期在降低 ＮＯ 排放的同时保证锅炉运行的安全性和经济性。 ｌ 研究对象 某３３０ ＭＷ机组锅炉为亚临界压力一次中间 再热自然循环锅炉，半露天布置，全钢架悬吊结构， 平衡通风，干式除渣。采用中储式钢球磨煤机热风 送粉，冷一次风系统，燃烧器共包括６层煤粉喷嘴， ７层二次风喷嘴及上部２层三次风喷嘴和紧凑燃尽 风喷嘴（ＣＣＯＦＡ）。 响，而目前对这方面的研究鲜见报道。 本文针对某台３３０ Ｍｗ机组锅炉低ＮＯ 燃烧 收稿日期：２０１４—０７ １９ 作者简介：吕旭阳（１９８９一），男，硕士研究生，研读方向为能源高效清洁利用技术。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｖｘｕｙａｎｇ＠１６３．ｃｏｒｎ １２４ 热力发电 ２０１５年 （上接第１１２页） ｒ６］Ｌｉｕ Ｊ Ｙ，Ｓｕｎ Ｆ Ｚ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｆ ＮＯ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ＬＩＵ Ｙｕ，ＬＩ Ｇｕａｎｈｕａ，ＹＡＮ Ａｎｍｉｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｖｏｌａｔｉｌｅ－Ｎ ａｎｄ ｃｈａｒ—Ｎ ｔＯ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｓｔｏｋｅｒ ｂｏｉｌｅｒｓ［Ｊ］．Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２０１２，５６２—５６４：１０８７—１０９０． Ｎ２ Ｏ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏａｌ／ｃｈａｒ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ ｃｏｍｂｕｓ— ｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ：ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａ— ［７］Ｈｅｎｇ Ｉ Ｊ，Ｄｕａｎｋ Ｊ，Ｈｅ Ｃ ｚ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｏｘｉｄｅｓ（Ｎ０ ）ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ— ｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＥＥ，２０００，２０（３）：７１—７５． ｆｉｒｅｄ ｂｏｉｌｅｒ［Ｊ］．Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２０１１， ３５４—３５５：３１９－３２４． 何小平，文力．ＳＯＦＡ对ＮＯ 排放及燃烧的影响［Ｊ］． ［１Ｏ］ 陕西电力，２０１４（１２）：９１—９３． ＨＥ Ｘｉａｏｐｉｎｇ，ＷＥＮ Ｌｉ．Ｐｒｏｂｅ ｉｎｔｏ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＳＯＦＡ ｏｎ ［８］方庆艳，汪华剑，陈刚，等．燃尽风对超超临界锅炉燃烧 特性影响的数值模拟［Ｊ］．华中科技大学学报（自然科 学版），２０１０，３８（１１）：９２—９５． ＦＡＮＧ Ｑｉｎｇｙａｎ，ＷＡＮＧ Ｈｕａｊｉａｎ，ＣＨＥＮ Ｇａｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｎｕ— ａｃｔｉｔｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｏｖｅｒ ｆｉｒｅ ａｉｒ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｒｎ— Ｎ０ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｓｈａｎｘｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ，２０１４（１２）：９１—９３． 万小红．大型电站锅炉ＮＯ 排放的控制［Ｊ］．陕西电 ［１１］ 力，２００６（５）：４７—４９． ＷＡＮ Ｘｉａｏｈｏｎｇ．ＮＯ ｅｘｈａｕｓｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ｂｏｉｌｅｒ ｏｆ ｂｕｓｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ ａｎ ｕｈｒａ－ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ｂｏｉｌｅｒ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ），２０１０，３８（１１）：９２—９５． ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｓｈａｎｘｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ， ２ＯＯ６（５）：４７—４９． ［９］刘煜，李冠华，闫安民．挥发分氮和焦炭氮对Ｎ２０生成的 相对贡献的研究方法一一对”原煤／焦炭分别燃烧实验 法”的研讨［Ｊ］．中国电机工程学报，２０００，２０（３）：７１—７５． （责任编辑马昕红） ｈｔｔｐ：／／ＷＷＷ．ｒｌｆｄ．ＣＯｒｎ．ｃｎ ｈｔｔｐ：／／ｒｌｆｄ．ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｓ．ｎｅｔ．ｃｎ
