富氧氛围下煤粉锅炉等离子冷风直接点火过程的数值模拟研究.pdfVIP

学兔兔 第 44卷第 5期 锅 炉 技 术 Vo1．44，NO．5 2Ol3年 9月 BOIIER TECHNOIOGY Sept．。2O13 【燃料与燃烧】 富氧氛围下煤粉锅炉等离子冷风直接点火过程的 数值模拟研究 王志浩 ，赵星海 ，辛国华 ，王宇楠。，吕俊复 (1．东北电力大学 能源与动力工程学 院，吉林 吉林 132012； 2．吉林工业职业技术学 院，吉林 吉林 132013 3．大连理工大学 化工机械学院，辽宁 大连 116023； 4．清华大学 热能工程系，北京 100084) 摘 要 ： 富氧氛围下煤粉锅炉等离子冷风直接点火是一项有前景的技术 ，对启动没有风温要求 。采用 Flu— ent对该技术 的点火过程进行数值模拟 。计算结果表明，该点火在一定的氧气浓度和煤粉浓度下能够实现煤 粉气流的点火 ，对应的一次风最低氧浓度为 27 、最低煤粉浓度为 0．24kg／kg。通过 比较 富氧冷风气氛与空 气温风气氛下燃烧器点火情况 ，证实了氧浓度 的提高加快 了煤粉燃烧速度 ，煤粉燃烧生成 的CO量更小，火焰 温度提高，利于降低等离子 的能量输入。 关键词 ： 热能动力工程 ；煤粉锅炉 ；等离子 ；冷风 ；点火 ；数值计算 中图分类号：TK229．6 文献标识码 ：A 文章编号：1672—4763(2013)05—003卜O4 接点火过程尚无涉及 ，本文采用数值模拟 的方法 0 前 言 对此进行研究分析。 等离子点火技术取消了火 电厂 的燃油系统 ， 1 研究对象 节约 了大量点火用油及工程造价 ，因此在高挥发 分煤粉锅炉 中得到 大量利用_1]。由于燃烧 的需 本文 的模拟对 象是 DIZ一200型等离子燃 要 ，为了降低着火热减小等离子能量输入 ，点火 烧器 ，可调电功率范围 50kw～150kW 。燃烧器 时需要一定温度的空气 ，通常采用加热系统 、暖 筒径西600mm×2mm，长度 2500mm；一级简 风器等方式。与此同时 ，着火 阶段 的煤粉燃尽度 体直径 300mm×2mm、长度 900mm；二级简 较低 ，等离子发生器 需要持续 的时 间相对 较 体直径 440×2mm、长度 500mm[；燃烧筒浓 长_l2]。而降低着火热 的有效措施之一是提 高一 缩环间距 H一80mm，长度 L一330mm。一级筒 次风气流中的氧气浓度 。富氧是使其体积含量 入 口角度 3O。。煤种为晋北平三烟煤，其成分见 大于空气中的21 ，这一方面减少 了惰性气体的 表 1。 份额 ，等离子发生器输入的热量更多地用于煤粉 的加热，提 高点火能源利用率 ；还可 以提高提 高 表 1 选用煤质分析 燃烧速度_3]，缩短等离子发生器 的工作 时间。同 项 目 M ／ 时，NO 生成量减少_4]。