四角切圓鍋爐變CCOFA與SOFA配比下燃燒特性數(shù)值模擬

李德波，李方勇，許凱，鐘俊，溫智勇，周杰聯(lián)

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，廣東 廣州 510080)

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四角切圓鍋爐變CCOFA與SOFA配比下燃燒特性數(shù)值模擬

李德波，李方勇，許凱，鐘俊，溫智勇，周杰聯(lián)

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，廣東 廣州 510080)

摘要：針對(duì)某電廠660 MW四角切圓煤粉鍋爐NOx排放高的問(wèn)題，進(jìn)行了增加分離燃盡風(fēng)(separated overfire air，SOFA)的低氮改造。利用ANSYS FLUENT 14.0軟件進(jìn)行了低氮改造后不同緊湊燃盡風(fēng)(close-coupled overfire air，CCOFA)與SOFA配比下燃燒特性的數(shù)值模擬，研究了爐膛速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、組分場(chǎng)和污染物分布的規(guī)律。主要結(jié)論如下：第一，爐內(nèi)最高溫度出現(xiàn)在CCOFA與SOFA配比為64∶112(風(fēng)量單位為 kg/s，下同)。第二，CCOFA與SOFA配比為64∶112時(shí)，爐膛出口溫度最高，為1 537.2 K；當(dāng)CCOFA與SOFA配比為56∶120時(shí)，爐膛出口溫度最低，為1 511.1 K。第三，隨著SOFA風(fēng)量減小，爐膛出口NOx的質(zhì)量濃度逐漸降低，在CCOFA與SOFA配比為64∶112時(shí)，爐膛出口NOx的質(zhì)量濃度達(dá)到最小值為221.75 mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，建議在實(shí)際運(yùn)行中維持CCOFA與SOFA配比為64∶112。

關(guān)鍵詞：前后墻對(duì)沖；超超臨界；NOx分布；數(shù)值模擬；變緊湊燃盡風(fēng)；分離燃盡風(fēng)

隨著環(huán)境治理的嚴(yán)峻形勢(shì)，對(duì)NOx的排放限制將日益嚴(yán)格，目前國(guó)內(nèi)外電站鍋爐控制NOx技術(shù)主要有兩種[1-4]：一種是控制生成，主要是在燃燒過(guò)程中通過(guò)各種技術(shù)手段改變煤的燃燒條件，從而減少NOx的生成量，即各種低NOx技術(shù)；二是生成后的轉(zhuǎn)化，主要是將已經(jīng)生成的NOx通過(guò)技術(shù)手段從煙氣中脫除掉，如選擇性催化還原(selective catalytic reduction，SCR)、選擇性非催化還原(selective non-catalytic reduction，SNCR)。

李德波等人[5-6]對(duì)某電廠660 MW超臨界旋流燃燒器發(fā)生大面積燒損的實(shí)際工程問(wèn)題，利用ANSYS FLUENT 14.0軟件對(duì)該鍋爐內(nèi)流動(dòng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，提出了該類型旋流燃燒器運(yùn)行的改進(jìn)措施。文獻(xiàn)[7]采用大渦數(shù)值模擬(large-eddy simulation，LES)方法對(duì)一臺(tái)220 t/h四角切圓鍋爐在3組不同分速條件下?tīng)t內(nèi)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和NOx排放特性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明采用LES方法，數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果吻合比較好。其他研究者針對(duì)電站鍋爐爐內(nèi)流動(dòng)、燃燒以及污染物生成過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究[8-15]。

李德波，等：四角切圓鍋爐變CCOFA與SOFA配比下燃燒特性數(shù)值模擬本文利用ANSYS FLUENT 14.0軟件對(duì)某電廠660 MW對(duì)沖燃煤鍋爐進(jìn)行了變緊湊燃盡風(fēng)(close-coupled overfire air，CCOFA)與分離燃盡風(fēng)(separated overfire air，SOFA)下燃燒特性生成規(guī)律的數(shù)值模擬研究。該電廠由于NOx排放濃度(指NOx的質(zhì)量濃度，且換算到6%氧量(體積分?jǐn)?shù))標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)高，進(jìn)行了增加SOFA的低氮改造，為了優(yōu)化低氮改造效果，本文通過(guò)改變CCOFA與SOFA配比，研究溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、組分場(chǎng)和污染物分布的規(guī)律，得到不同配比下?tīng)t內(nèi)燃燒特性變化的規(guī)律。

1鍋爐設(shè)備情況

該鍋爐為660 MW，亞臨界壓力、一次再熱、單汽包、控制循環(huán)、四角噴燃雙切圓燃燒燃煤鍋爐。采用露天布置，鍋爐高約57 m，爐膛橫截面為長(zhǎng)方形，寬16.44 m，深19.558 m，系A(chǔ)BB-CE公司產(chǎn)品。

燃燒制粉系統(tǒng)為中速磨直吹式，采用直流式寬調(diào)節(jié)比擺動(dòng)式燃燒器，4個(gè)直流擺動(dòng)式燃燒器按切圓燃燒方式布置爐膛四角。該鍋爐共有6層一次風(fēng)，6層二次風(fēng)和2層CCOFA；制粉系統(tǒng)共6層磨煤機(jī)，5運(yùn)1備，在本次模擬中，最上層磨煤機(jī)停運(yùn)。燃燒器分6層，每一同層燃燒的4個(gè)一次風(fēng)(煤粉氣流)噴口與同一臺(tái)磨煤機(jī)連接、供粉，投則同投，停則同停。6臺(tái)磨煤機(jī)各自構(gòu)成基本獨(dú)立的6個(gè)制粉子系統(tǒng)，并與6層燃燒器一次風(fēng)噴嘴相對(duì)應(yīng)，5層投運(yùn)已能滿足鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(maximum continuous rating，MCR)的需要。4組燃燒器分別布置在爐膛下部四個(gè)切角處，形成典型的切圓燃燒方式，燃燒器總高度為11.266 m，燃燒器軸線與爐膛前、后墻夾角分別為43°和35°。每組燃燒器在高度方向上上方布置2個(gè)燃盡風(fēng)噴嘴(OFA、OFB)，6個(gè)一次風(fēng)噴嘴(A、B、C、D、E和F)和7個(gè)供給燃料燃燒空氣用的二次風(fēng)噴嘴(AA、AB、BC、CD、DE、EF和FF)，一次風(fēng)噴嘴和二次風(fēng)噴嘴呈均等配風(fēng)方式的間隔布置。各種噴嘴可以上下擺動(dòng)，其擺動(dòng)限定范圍：燃盡風(fēng)噴嘴為-5°～30°；二次風(fēng)噴嘴為-30°～30°；一次風(fēng)噴嘴為-20°～20°。

低氮改造后，4對(duì)SOFA以水平對(duì)沖方式安裝，以進(jìn)一步降低鍋爐NOx排放；改造后由于總風(fēng)量沒(méi)有變化，且二次風(fēng)中一部分分配到SOFA風(fēng)，使得二次風(fēng)噴口面積變小，但除了最上層CCOFA的高度有所變化，其余一二次風(fēng)噴口高度均沒(méi)有改變。改造后SOFA開(kāi)度100%情況下，SOFA風(fēng)與CCOFA風(fēng)占到總二次風(fēng)的37.2%，僅SOFA風(fēng)就為26.8%，與改造前的20.4%(僅CCOFA)有了很大的提升。

2低氮改造數(shù)值模擬

2.1數(shù)學(xué)模型

在燃燒模擬計(jì)算中，采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型模擬氣相湍流，采用混合分?jǐn)?shù)/概率密度函數(shù)(probability density function，PDF)模型模擬組分運(yùn)輸和燃燒：采用單PDF模型模擬純煤燃燒，采用雙PDF模型模擬污泥摻燒燃燒；采用顆粒隨機(jī)軌道模型模擬煤粉顆粒的運(yùn)動(dòng)；采用雙方程平行競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)模型模擬煤的熱解；采用動(dòng)力/擴(kuò)散控制反應(yīng)速率模型模擬焦炭燃燒則；輻射傳熱計(jì)算采用P1法，離散方法均采用一階迎風(fēng)格式。中心風(fēng)、一次風(fēng)、二次風(fēng)都采用質(zhì)量入口邊界條件；入口處質(zhì)量流量、風(fēng)溫根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)。對(duì)燃盡風(fēng)和周界風(fēng)本體也進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，根據(jù)其實(shí)際尺寸構(gòu)建其入口模型；燃盡風(fēng)和周界風(fēng)也采用質(zhì)量入口邊界條件，質(zhì)量流量數(shù)值根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)及變工況條件計(jì)算得到。出口邊界條件采用壓力出口，壓力設(shè)置為-80 Pa；爐膛壁面采用標(biāo)準(zhǔn)壁面方程，無(wú)滑移邊界條件，熱交換采用第二類邊界條件，即溫度邊界條件，給定壁面溫度和輻射率，壁面溫度為690 K，壁面輻射率為0.8。

表1煤粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與粒徑的關(guān)系

粒徑/μm質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%粒徑/μm質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%>597.6>1304.12>1588.2>1700.85>3070.2>2100.14>5541.6>2500.02>9015.9>3000.001

表2煤質(zhì)分析(收到基)

項(xiàng)目分析方法結(jié)果項(xiàng)目分析方法結(jié)果水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%計(jì)算17.7硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%計(jì)算0.4碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%計(jì)算17.7灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%計(jì)算6.6氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%計(jì)算3.8燃料低位收到基熱值/(kJ·kg-1)分析23013氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%計(jì)算10.1燃料高位收到基熱值/(kJ·kg-1)分析27915氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%計(jì)算0.8

計(jì)算迭代時(shí)，先進(jìn)行冷態(tài)計(jì)算獲得一定收斂程度的流場(chǎng)，然后再進(jìn)行熱態(tài)計(jì)算，直至收斂。對(duì)于離散方程組的壓力和速度耦合采用SIMPLE算法求解，求解方程采用逐線迭代法及低松馳因子，NO和HCN計(jì)算殘差小于10-8，其余各項(xiàng)計(jì)算殘差小于10-6。

2.2數(shù)值模擬工況

本研究模擬5個(gè)工況，保持CCOFA與SOFA風(fēng)總量(176 kg/s)不變，改變CCOFA與SOFA風(fēng)比例，CCOFA與SOFA配比分別為：32∶144、40∶136、48∶128、56∶120、64∶112(風(fēng)量單位均為kg/s，下同)。表3為不同CCOFA與SOFA配比下，各個(gè)風(fēng)口風(fēng)量配比情況。

表3不同CCOFA與SOFA比例下各風(fēng)口風(fēng)量kg/s

2.3網(wǎng)格劃分及無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)

根據(jù)模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用單獨(dú)劃分網(wǎng)格的方法，將爐膛劃分為5個(gè)區(qū)域，分別為：冷灰斗區(qū)域、燃燒器區(qū)域、燃燒器上方區(qū)域和屏式過(guò)熱器區(qū)域。在劃分的過(guò)程中，模型均采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，爐膛燃燒器區(qū)域被適當(dāng)加密，為了提高計(jì)算的精度，燃燒器出口與爐膛的連接面設(shè)置為interface，防止兩個(gè)面的網(wǎng)格質(zhì)量和網(wǎng)格形狀差異較大而引起誤差。網(wǎng)格劃分和燃燒器噴口布置如圖1所示，實(shí)際數(shù)值模擬總網(wǎng)格數(shù)約162萬(wàn)。

圖1　爐膛結(jié)構(gòu)、噴口布置方式與網(wǎng)格劃分

為了驗(yàn)證本文數(shù)值模擬網(wǎng)格精度是否滿足計(jì)算要求，進(jìn)行了網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)，表4給出了檢驗(yàn)結(jié)果。采用3種不同網(wǎng)格分辨率網(wǎng)格，計(jì)算同樣的計(jì)算工況，從表4可以得出，162萬(wàn)網(wǎng)格數(shù)模型結(jié)果與200萬(wàn)網(wǎng)格(網(wǎng)格精度較高)得到結(jié)果非常接近，爐膛出口溫度相差1.7 K，而162萬(wàn)網(wǎng)格與120萬(wàn)網(wǎng)格結(jié)果相比，爐膛出口溫度相差24 K，因此可以得出，采用120萬(wàn)網(wǎng)格計(jì)算得到結(jié)果精度比較差，網(wǎng)格無(wú)關(guān)性對(duì)比結(jié)果表明本文采用的162萬(wàn)網(wǎng)格規(guī)模是滿足計(jì)算精度要求的。

表4網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)

檢驗(yàn)工況網(wǎng)格數(shù)量/萬(wàn)出口O2體積分?jǐn)?shù)/%爐膛出口煙溫/K爐膛出口NOx的質(zhì)量濃度/(mg·m-3)11203.01577.4331.721622.21552.8307.432002.41554.5310.2

3模擬結(jié)果分析與討論

3.1數(shù)值模擬結(jié)果與熱力計(jì)算對(duì)比

為了驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，采用紅外溫度測(cè)量方法，得到了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)爐膛出口溫度，以及爐膛出口NOx的質(zhì)量濃度，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表5。

表5模擬結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)對(duì)比

名稱實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果誤差/%爐膛出口溫度/K113510259.7爐膛出口NOx的質(zhì)量濃度/(mg·m-3)2983031.7

通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比，數(shù)值模擬結(jié)果爐膛出口溫度與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量誤差范圍在10%以內(nèi)，NOx的質(zhì)量濃度與現(xiàn)場(chǎng)比較誤差在為1.7%，說(shuō)明本文數(shù)值模擬結(jié)果較為準(zhǔn)確。

3.2溫度場(chǎng)分布規(guī)律

圖2和圖3分別為數(shù)值模擬得到的不同CCOFA與SOFA配比下溫度場(chǎng)分布規(guī)律，從圖中可以看出，改變CCOFA與SOFA的配比，數(shù)值模擬得到溫度分布較均勻，切圓形成比較好，沒(méi)有出現(xiàn)火焰貼墻現(xiàn)象，水冷壁面溫度較低。

圖2　最下層二次風(fēng)溫度云圖

圖3　最下層一次風(fēng)溫度云圖

圖4為不同CCOFA與SOFA配比下?tīng)t膛中心截面溫度分布，可以看出燃燒器區(qū)域溫度比較高，最高溫度達(dá)到了2 000 K，沿著煙氣流動(dòng)方向，溫度逐漸降低。本文數(shù)值模擬考慮了屏式過(guò)熱器對(duì)煙氣溫度影響，從模擬結(jié)果看出，煙氣經(jīng)過(guò)屏式過(guò)熱器區(qū)域時(shí)，溫度有較大降低。

圖4　爐膛中心截面溫度分布

圖5為爐膛橫截面平均溫度沿著爐膛高度方向分布的情況，可以看出改變CCOFA與SOFA風(fēng)量配比，對(duì)燃燒器區(qū)域和CCOFA噴口與SOFA噴口之間區(qū)域的溫度分布影響比較大，在SOFA風(fēng)以上區(qū)域，溫度分布影響比較小。在燃燒器區(qū)域，當(dāng)CCOFA與SOFA風(fēng)配比為64∶112時(shí)，燃燒器區(qū)域溫度相比其他配比工況要高，最高溫度為1 741.44 K，最高溫度位置出現(xiàn)在第7層二次風(fēng)噴口的位置。當(dāng)CCOFA風(fēng)與SOFA風(fēng)配比為32∶144、40∶136時(shí)，爐內(nèi)最高溫度分別為 1 722.4 K、1 713.4 K, 都出現(xiàn)在CCOFA與SOFA風(fēng)噴口之間的位置(26 m)；當(dāng)CCOFA與SOFA配比為48∶128、56∶120、64∶112時(shí)，爐內(nèi)最高溫度分別為1 702.5 K、1 696.0 K、1 741.4 K，都出現(xiàn)在第7層二次風(fēng)噴口的位置。在CCOFA與SOFA風(fēng)之間區(qū)域，不同配比下，溫度分布影響比較大。

圖5　沿高度方向溫度分布

經(jīng)數(shù)值模擬得到不同CCOFA與SOFA配比下?tīng)t膛出口煙溫變化情況，在5種不同配風(fēng)方式中，當(dāng)CCOFA與SOFA配比分別為32∶144、40∶136、48∶128、56∶120、64∶112時(shí)，爐膛出口溫度分別為：1 523.0 K、1 526.5 K、1 515.9 K、1 511.1 K、1 537.2 K； CCOFA與SOFA配比為64∶112時(shí)，爐膛出口溫度最高，為1 537.2 K；當(dāng)CCOFA與SOFA風(fēng)配比為56∶120時(shí)，爐膛出口溫度最低，為1 511.1 K。

3.3組分場(chǎng)分布規(guī)律

圖6為O2的體積分?jǐn)?shù)沿著高度方向分布情況。

圖6　O2的體積分?jǐn)?shù)分布沿高度方向

從圖6可以看出，在鍋爐24 m以下區(qū)域(CCOFA風(fēng)口以下位置)，當(dāng)改變CCOFA與SOFA配比時(shí)，O2的體積分?jǐn)?shù)沿著爐膛高度方向基本上是重合的，而且呈現(xiàn)較為復(fù)雜的規(guī)律，說(shuō)明改變CCOFA與SOFA配比，對(duì)O2分布影響比較??；在24 m以上區(qū)域(CCOFA與SOFA風(fēng)口之間)，改變SOFA與CCOFA配比，由于配風(fēng)方式改變，燃燒特性發(fā)生變化，O2的體積分?jǐn)?shù)分布出現(xiàn)較大變化，而且呈現(xiàn)較為復(fù)雜的規(guī)律；在SOFA噴口以上區(qū)域，沿著高度方向，O2的體積分?jǐn)?shù)逐漸降低，這是由于后期未燃盡的焦炭繼續(xù)燃燒，氧量逐漸消耗導(dǎo)致的。

圖7　沿高度方向CO的體積分?jǐn)?shù)分布

圖7為CO的體積分?jǐn)?shù)沿著高度方向分布情況。與O2分布規(guī)律類似，改變SOFA與CCOFA風(fēng)配比，燃燒器區(qū)域CO的體積分?jǐn)?shù)分布曲線基本上是重合的；在CCOFA與SOFA之間區(qū)域，CO的體積分?jǐn)?shù)分布曲線趨勢(shì)是一致的，即沿著高度方向，CO的體積分?jǐn)?shù)逐漸降低；在SOFA噴口以上位置，CO的體積分?jǐn)?shù)分布趨勢(shì)基本類似，隨著高度增加，CO的體積分?jǐn)?shù)逐漸降低。

3.4污染物分布規(guī)律

圖8　沿高度方向NOx的質(zhì)量濃度分布

圖8為NOx的質(zhì)量濃度沿著高度方向分布情況?？梢钥闯?，在燃燒器區(qū)域，沿著高度方向，NOx的質(zhì)量濃度是逐漸降低的；在CCOFA與SOFA之間區(qū)域，隨著SOFA風(fēng)量增大，NOx的質(zhì)量濃度增加，在CCOFA與SOFA配比為32∶144時(shí)，NOx的質(zhì)量濃度達(dá)到最高值。在同一CCOFA與SOFA配比下，沿著高度方向，NOx的質(zhì)量濃度分布較為平緩；在SOFA風(fēng)噴口以上區(qū)域，NOx的質(zhì)量濃度分布規(guī)律與CCOFA與SOFA風(fēng)之間區(qū)域規(guī)律類似，在CCOFA與SOFA配比為32∶144時(shí)，NOx的質(zhì)量濃度達(dá)到最高值，在不同CCOFA與SOFA風(fēng)配比下，沿著高度方向，NOx的質(zhì)量濃度有一定程度的增加。

經(jīng)計(jì)算得到不同SOFA風(fēng)門開(kāi)度下?tīng)t膛出口NOx的質(zhì)量濃度變化規(guī)律：隨著SOFA風(fēng)量減小，爐膛出口NOx的質(zhì)量濃度逐漸降低，在CCOFA與SOFA風(fēng)配比為64∶112時(shí)，爐膛出口NOx的質(zhì)量濃度達(dá)到最小值221.75 mg/m3；當(dāng)CCOFA與SOFA風(fēng)配比為32∶144時(shí)，爐膛出口NOx的質(zhì)量濃度達(dá)到最高值，為247.76 mg/m3。

4結(jié)論

針對(duì)某電廠660 MW超超臨界旋流燃燒煤粉鍋爐，進(jìn)行了變CCOFA與SOFA風(fēng)配比下，爐內(nèi)燃燒特性變化的規(guī)律研究。數(shù)值模擬的結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況吻合比較好，驗(yàn)證了本文數(shù)值模擬結(jié)果的有效性，主要結(jié)論如下：

a)數(shù)值模擬結(jié)果爐膛出口溫度與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量誤差范圍在10%以內(nèi)，NOx的質(zhì)量濃度與現(xiàn)場(chǎng)比較誤差在為1.7%，說(shuō)明本文數(shù)值模擬結(jié)果較為準(zhǔn)確。

b)爐內(nèi)最高溫度出現(xiàn)在CCOFA與SOFA風(fēng)配比為64∶112。

c)CCOFA與SOFA風(fēng)配比為64∶112時(shí)，爐膛出口溫度最高，為1 537.2 K；當(dāng)CCOFA與SOFA風(fēng)配比為56∶120時(shí)，爐膛出口溫度最低，為1 511.1 K。

d)隨著SOFA風(fēng)量減小，爐膛出口NOx的質(zhì)量濃度逐漸降低，在CCOFA與SOFA風(fēng)配比為64∶112時(shí)，爐膛出口NOx的質(zhì)量濃度達(dá)到最小值221.75 mg/m3，建議在實(shí)際運(yùn)行中，CCOFA與SOFA風(fēng)配比維持為64∶112，從而降低NOx排放的水平。

通過(guò)本文研究表明，采用增加SOFA風(fēng)低氮改造后，爐內(nèi)速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)形成比較好，沒(méi)有出現(xiàn)沖墻現(xiàn)象，實(shí)際運(yùn)行表明低氮改造措施是有效的。

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李德波(1984 )，男，土家族，湖北宜昌人。高級(jí)工程師，工學(xué)博士，主要從事煤粉燃燒污染物控制，火電廠超低排放技術(shù)研究及工程應(yīng)用，SCR脫硝調(diào)試、試驗(yàn)和技術(shù)監(jiān)督，WFGD脫硫除塵協(xié)同脫除技術(shù)研究等。

李方勇(1984 )，男，湖北宜昌人。高級(jí)工程師，工學(xué)碩士，主要從事百萬(wàn)超超臨界燃煤機(jī)組調(diào)試、試驗(yàn)等方面的研究。

許凱(1986 )，男，湖北襄陽(yáng)人。工程師，工學(xué)博士，主要從事煤粉燃燒污染物控制，百萬(wàn)超超臨界燃煤機(jī)組調(diào)試、試驗(yàn)等方面的研究。

(編輯王朋)

Numerical Simulation on Combustion Characteristics with Variable

CCOFA and SOFA of Tangentially Fired Boiler

LI Debo, LI Fangyong, XU Kai, ZHONG Jun, WEN Zhiyong, ZHOU Jielian

(Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co., Ltd., Guangzhou，Guangdong 510080，China)

Abstract：In allusion to the problem of high emission of NOx of 660 MW tangentially fired boiler in some power plant, low nitrogen transformation of increasing separated overfire air (SOFA)is carried out. ANSYS FLUENT 14.0 software is used for numerical simulation on combustion characteristics with different closed-coupled overfire air (CCOFA)after low nitrogen transformation and distribution laws of furnace speed field, temperature field, species field and pollutants are studied. It is concluded firstly the highest temperature in the furnace occurs when CCOFA and SOFA matching is 64∶112 ( air volume unit is kg/s, the same below). Secondly, when CCOFA and SOFA matching is 64∶112, the exit temperature of furnace is the highest at 1 537.2 K, while when CCOFA and SOFA matching is 56∶120, the exit temperature of furnace is lowest at 1 511.1 K. Thirdly, with decrease of SOFA air volume, NOxconcentration at the exit of furnace reduces gradually, when CCOFA and SOFA matching is 64∶112, NOxconcentration at the exit of furnace reaches to the minimum value of 221.75 mg/m3under standard state. Therefore, it is suggested to keep CCOFA and SOFA matching with 64∶112 in practical operation.

Key words：front-back wall hedge; ultra-supercritical; NOx distribution; numerical simulation; closed-coupled overfire air; separated overfire air

作者簡(jiǎn)介：

中圖分類號(hào)：TM223

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007-290X(2016)01-0001-07

doi:10.3969/j.issn.1007-290X.2016.01.001

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(51376161)

收稿日期：2015-06-25