超超臨界燃煤發(fā)電是目前最為切實可行的節(jié)能減排發(fā)電技術(shù)。超超臨界燃煤發(fā)電機組具有較高的熱效率、較低供電的煤耗、以及超低排放等特點,因而受到廣泛使用。但在實際的運行中,由于煤種、負荷變化鍋爐運行經(jīng)常偏離設(shè)計工況,缺少科學的優(yōu)化指導方法,僅憑運行人員的經(jīng)驗調(diào)節(jié)風門開度,在一些條件下低NOx燃燒技術(shù)與提升鍋爐熱效率之間存在矛盾,會導致風門開度偏離最佳組合,難以實現(xiàn)在提高熱效率的同時,有效控制污染物排放;同時常規(guī)的測量技術(shù)無法實現(xiàn)對爐膛的高溫區(qū)域進行測量,導致運行人員無法及時、準確的了解爐內(nèi)的燃燒狀況。針對此問題,本文對超超臨界墻式切圓鍋爐配風優(yōu)化開展了相關(guān)研究,旨在掌握鍋爐風量的分配規(guī)律以及配風對爐內(nèi)燃燒過程和污染物排放的影響規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上提出了風門開度的優(yōu)化方法。建立了660MW超超臨界墻式切圓鍋爐的三維數(shù)理模型。物理模型上構(gòu)建了完整的二次風風道及各風門擋板,旨在研究風道結(jié)構(gòu)以及擋板開度對風量分配的影響;同時在爐膛上部構(gòu)建了完整的受熱面,旨在準確計算煙氣與受熱面的換熱量,并獲得準確的爐膛出口煙溫。數(shù)學模型上,采用Realizable k-?雙方程湍流模型模擬氣相湍流流動,隨機軌道模型描述煤粉顆粒的運動,P-1輻射模型來描述爐內(nèi)輻射換熱,雙步競爭反應反應模型描述揮發(fā)分的析出,動力-擴散模型模擬焦炭燃燒,混合分數(shù)/概率密度函數(shù)模型模擬氣相湍流燃燒。本文研究了風門擋板的阻力特性以及擋板開度對風門流量的影響。在此基礎(chǔ)上,以風門擋板開度作為配風調(diào)節(jié)的手段,在BMCR負荷下,探究了當過量空氣系數(shù)為1.10、1.15、1.20和1.25時,一次風入爐風速為20m/s、23m/s、26m/s和29m/s時,附加燃盡風風門開度為10%、40%、70%和100%,配風方式為正寶塔配風、均等配風、倒寶塔配風以及縮腰配風時,周界風風門開度為25%、35%、45%和55%時,磨煤機組合為ABCDEF、ABCDE、ABCEF、ABDEF、ACDEF以及負荷為660MW、560MW、460MW時,鍋爐爐內(nèi)燃燒特性和污染物排放特性的變化規(guī)律。依據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果,結(jié)合電廠實際運行情況,設(shè)計了100組數(shù)值試驗,獲得各工況下爐內(nèi)速度場、溫度場、組分濃度場的分布,以及高溫過熱器出口溫度、組分濃度和飛灰含碳量,為構(gòu)建鍋爐燃燒特性的模型提供數(shù)據(jù)。在數(shù)值試驗的基礎(chǔ)上,提出了鍋爐高效低污染燃燒的配風優(yōu)化方法。建立了融合實際運行數(shù)據(jù)和數(shù)值試驗數(shù)據(jù)的樣本數(shù)據(jù)庫,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了以負荷、過量空氣系數(shù)、煤質(zhì)特性、配風方式等變量作為輸入,鍋爐燃燒效率、NOx含量作為輸出的鍋爐燃燒特性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,并采用遺傳算法完成了鍋爐高效低污染配風優(yōu)化�；跀�(shù)值試驗、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和遺傳算法優(yōu)化方法構(gòu)建了“鍋爐配風優(yōu)化系統(tǒng)”,并嵌入對象鍋爐的DCS系統(tǒng),在現(xiàn)場成功投運。通過對對象鍋爐進行性能測試試驗,系統(tǒng)的可靠性、有效性得到了進一步驗證。結(jié)果表明:在600MW、500MW、400MW時,系統(tǒng)投運后鍋爐熱效率分別提高0.50%、0.51%、0.52%,NOx含量分別減少10.51%、16.68%、16.72%。
【學位單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM621.2
【部分圖文】：

課題研究技術(shù)路線

圖 2-1 鍋爐結(jié)構(gòu)與燃燒器布置2.2.2 燃燒設(shè)備鍋爐的制粉系統(tǒng)為中速磨正壓直吹系統(tǒng)，磨煤機共 6 臺。BMCR 時 5 臺投運，一臺備用。磨煤機出口煤粉細度 R90=19.6%。每臺磨帶一層燃燒器，每根一次風管道供至一只燃燒器。燃燒器采用墻式切圓燃燒大風箱結(jié)構(gòu)，全擺動燃燒器。共設(shè)六層濃淡一次風口，三層油風室，十層輔助風室，一層燃盡風室。整個燃燒器與水冷壁固定連接，并隨水冷壁一起向下膨脹，燃燒器共 24 組，布置于四面墻上，形成一個大切圓。燃燒器共 6 層煤粉噴口，每層與 1 臺磨煤機相配，主燃燒器采用低 NOX 的煤粉燃燒器，每只煤粉噴嘴中間設(shè)有隔板，以增強煤粉射流剛性，在主燃燃燒器的上方為 OFA 噴嘴，在距上層煤粉噴嘴上方約 6.0m 處有四層附加燃盡風 AA（AdditionalAir）噴嘴，角式布置，它的作用是補充燃料后期燃燒所需要的空氣，同時既有垂直分級又有水平分級燃燒達到降低爐內(nèi)溫度水平，抑制 NOx 的生成，此 AA 風與 OFA 風一起構(gòu)成低 NOX 燃燒系統(tǒng)。

(a)鍋爐整體網(wǎng)格示意圖 (c)附加燃盡風區(qū)域截面網(wǎng)格示意圖圖 2-2 計算區(qū)域網(wǎng)格劃分示意圖2.5 模型的分析與驗證本節(jié)深入分析了風門擋板的阻力特性，以及擋板開度對風門流量的影響在此基礎(chǔ)上提出了一種計算二次風流量的方法，最終通過與工程試驗結(jié)果進比，驗證了建立模型的可靠性。2.5.1 數(shù)理模型的分析1）、二次風流動阻力分析圖 2-3 為二次風風道結(jié)構(gòu)圖，二次風由送風機送入，經(jīng)空氣預熱器加熱入二次風風道，二次風風道分為 A、B 兩側(cè)，在側(cè)墻兩側(cè)又分流，一部分進部附加燃盡風風道，另一部分進入燃燒器風箱，再由不同風室流入爐內(nèi)形成切由圖 2-4 可以看出，二次風從送風機到進入爐膛的壓降△P，主要分為 6 個部第一部分為流經(jīng)空預器產(chǎn)生的局部阻力引起的壓降△P1；第二部分為二次風

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本文編號：2809012