对冲燃烧锅炉掺烧污泥炉内燃烧及碱金属分布模拟研究

以某660 MW对冲燃煤锅炉为对象,采用数值模拟方法研究了掺烧干化污泥时炉内燃烧及碱金属分布情况,分析了掺烧位置、过量空气系数和污泥Cl含量对炉内燃烧及碱金属组分分布的影响。结果表明:掺烧污泥后,侧墙壁面区域碱金属质量浓度较高,采用中上层燃烧器层掺烧污泥可降低碱金属的排放速率和燃尽风燃烧器附近区域金属壁温;提高过量空气系数不仅可提高煤粉燃尽率,还可以降低侧墙贴壁区域碱金属质量浓度;降低污泥中Cl含量可有效降低烟气中的碱金属质量浓度和其他碱金属向NaCl的转化率。实际锅炉掺烧干化污泥时,建议采用中上层燃烧器掺烧,并适当降低过量空气系数以降低掺烧对炉内受热面的沾污、结渣和碱金属型高温腐蚀风险。

分级空气高速射流对煤掺氨燃烧中氨预分解与NO_(x)生成影响

氨作为零碳清洁燃料,对碳减排有重要作用,但其燃烧过程中NO_(x)生成倾向大。针对煤掺氨燃烧NO_(x)生成控制问题,以某50 kW一维试验炉系统所用旋流燃烧器为原型,提出一种内置高速空气射流阵列结构的新型煤掺氨旋流燃烧器结构,以实现炉内氨预分解后燃烧和分级燃烧。进一步用CFD燃烧数值模拟探究空气分级比、过量空气系数及氨燃料喷口尺寸对氨煤掺烧火焰结构及NO_(x)排放影响,优化新型燃烧器结构及运行参数。结果表明,相比于原型燃烧器,采用空间分散高速三次风射流会导致燃烧区域滞后,加深空气分级,减小主燃烧区域局部过量空气系数,抑制氨过度氧化形成NO_(x),也降低火焰温度峰值,利于抑制热力型NO_(x)产生。同时通过调控总过量空气系数使氨热解发生区域沿炉膛轴向逐渐延伸,火焰前部高温欠氧区增大,促进氨受热预分解为N_(2)和H 2,进一步减少氨中燃料氮直接转化形成NO_(x)。空气分级比20∶22∶58时,NO_(x)生成体积分数由原燃烧器的3309×10^(-6)降至新型燃烧器的1069×10^(-6),降幅达67.69%。增大过量空气系数,或过量空气系数不变、控制一次风率不变而增大三次风率将促进上述效应,进一步减少NO生成。氨管内径变化范围仅考虑5~9 mm,氨喷射速度和分散高速三次风带来的协同效应有待进一步研究。

核准制下超超临界火电机组NO_(x)排放特性的数值模拟

围绕新建火电项目核准制度,以某新建超超临界火电机组1000 MW四墙切圆燃煤锅炉为研究对象,运用FLUENT数值计算软件对其进行1:1实体建模,选择对应的数学模型,采用数值模拟的方法对燃煤锅炉在不同过量空气系数、磨煤机组合方式以及锅炉负荷率下的NO_(x)生成特性规律进行了研究。结果表明:炉内过量空气系数在1.1~1.15时可取得较低的NO_(x)排放及较高的燃烧效率。6层燃烧器全部投运工况下,锅炉燃烧NO_(x)生成量较多,投运5层燃烧器时,磨煤机组合方式为ABCDE可取得最低的NO_(x)排放,组合方式为BCDEF时NO_(x)排放浓度最高。随负荷减小炉内温度下降,NO_(x)生成量减少,而气流组织和燃尽度较差。

基于图像对抗卷积自编码的燃烧稳定性定量监测

燃烧稳定性的准确监测对于优化燃烧状态具有重要意义。传统燃烧稳定性监测方法不仅高度依赖先验专家知识,而且难以实现定量评估。为了克服这些局限性,该文提出一种新的燃烧稳定性定量评价方法。该方法建立一种对抗卷积自编码(adversarial convolutional autoencoder,ACAE)提取火焰图像的深层特征,并利用一种定量评价指标进行特征分析。其中,ACAE采用一种新型对抗机制来提高训练效率,从而增强特征学习能力;定量评价指标的数值区间为[0,1],且当评价指标低于0.5时,燃烧状态稳定。通过乙烯燃烧实验测试了稳定性监测方法的可行性。结果表明,由ACAE提取的深层图像特征能够用于定量估计燃烧稳定性。此外,该监测方法具有较强的泛化性能,能够准确识别训练数据集范围以外的火焰图像。

超临界W火焰锅炉深度调峰运行试验研究

为研究超临界W火焰锅炉低负荷下的运行特性,通过现场试验的方式对某660MW超临界W火焰锅炉进行了深度调峰运行试验研究,并结合燃烧基础理论分析总结了电站锅炉调峰稳燃技术.结果表明:试验机组在无任何稳燃措施的情况下,最低稳燃负荷为35.77%额定负荷(约236.11MW).低负荷运行期间,机组负荷、炉膛负压、燃烧状态等波动较大,但不影响机组安全运行;颗粒物、NO_(x)和SO_(2)的排放均符合国家标准;厂用电率偏高,主蒸汽和再热蒸汽温度偏低,机组热经济性差.研究结果可为同类型机组深度调峰提供参考.

粉煤低温等离子体氧化过程效率及模型构建研究

低温等离子体氧化是研究煤中矿物赋存的重要前处理技术,其存在着灰化反应速度慢、过程效率低等问题,需针对设备运行的操作参数进行优化研究,尤其应侧重等离子体与粉煤的反应过程模式及反应速度控制因素以提高粉煤的氧化过程效率。采用等离子体设备灰化典型气肥煤,以单次灰化时间、设备电参数为操作变量,考察反应速度与灰化时间、有机质含量的关系,分析等离子体等效反应深度、速度控制方程及氧化过程效率优化,并建立粉煤等离子体氧化过程模型。在等效反应深度内,有机质含量小于0.3 g/g后进入降速灰化阶段,需优化操作过程以确保灰化整体速度维持匀速,从而提高氧化过程效率。制定典型气肥煤的综合灰化速度控制方案,即有机质含量在>0.69、0.69~>0.57、0.57~0.46、<0.46 g/g时设置单次灰化时间分别为8、4、2、1 h。

二次风箱改造后配风优化减缓高温腐蚀分析

贵州某W火焰锅炉机组为满足超低排放进行了低氮燃烧改造,锅炉燃烧器至燃尽风区域经常处于局部缺氧燃烧状态,水冷壁高温腐蚀比较严重。为解决水冷壁局部缺氧燃烧及高温腐蚀问题,该厂进行了二次风箱分隔改造,同时进行了配风优化试验。二次风箱分隔改造后通过配风优化试验,保证了各分隔风箱风压基本一致,解决了燃烧器至燃尽风区域水冷壁局部缺氧燃烧问题,改善了水冷壁贴壁区域的还原性气氛,减缓了水冷壁高温腐蚀。

火电设备管理与碳排放控制的最佳实践研究

探讨了火电设备管理与碳排放控制的最佳实践,特别是火力发电CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage,碳捕集、利用与封存)技术改造的经济可行性。研究提出问题:如何在控制碳排放的同时保持火电行业的经济效益?通过分析数据,发现CCUS技术改造可能会显著增加电价。因此,研究分析了CO_(2)转化为甲醇的路径,以提高CCUS项目的经济效益。结果显示,此路径的总成本为846.04元/t CO_(2),潜在收益可达2661.73元/t CO_(2)。结合政府补助,2030年的改造方案经济效益最显著。研究为火电行业提供了控制碳排放的经济可行方案,助力实现脱碳目标。

煤粉锅炉变工况NO_(x)生成及排放特性研究

电站燃煤锅炉排放的NO_(x)对环境造成了较大的影响。论文主要研究了过量空气系数、负荷、燃尽风率及煤种对炉内燃烧及NO_(x)生成的影响,总结了锅炉变工况NO_(x)排放特性研究现状,通过物理模型和数学模型成网格无关性验证和模型验证,调整锅炉燃烧工况,使燃烧过程高效、节能。

1000MW机组锅炉燃烧调整与经济运行

锅炉是电厂的核心装置,是保证机组平稳运行的根本。为确保电厂的安全、经济、稳定运行,必须对其进行合理的燃烧调节,才能达到节能降耗的目的。通过对1000 MW机组锅炉运行过程中出现的一些问题的分析,阐述了如何通过燃烧调节和经济操作来保证机组安全稳定经济运行。在我国大力推行节能减排政策的背景下,火力发电厂面临的环境污染问题日益严重,因此,如何有效地降低生产成本,增加经济效益,是目前电厂迫切需要解决的问题。

污泥与煤泥混烧过程中氮氧化物释放特性研究

污泥和煤泥产量大,均具有高水高灰特性,而污泥高挥发分易燃烧,煤泥相对高固定碳能维持更久燃烧,两者共燃处置优势大。在立式固定床反应系统上研究一种典型工业污泥(DL)与灵石煤泥(LSS)单独燃烧及不同混合比例燃烧过程中的氮氧化物释放特性。结果表明,DL中氮赋存形态以吡咯型氮(N-5)、蛋白质型氮(N-P)和吡啶型氮(N-6)为主,LSS则以氮氧化物官能团(N-X)、吡咯型氮(N-5)和质子化吡啶型氮(N-Q)为主。两种燃料单独燃烧时,LSS的NO转化率为DL的6~30倍,两者混烧时存在交互作用;1∶1混合燃烧时NO释放完成时间较两者单独燃烧时提前。掺混比例对NO释放也存在明显影响,DL掺混比例为20%时有利于抑制NO释放。

基于炉效试验的660 MW超临界W炉烟煤掺烧经济性评估

贵州某660 MW超临界W型火焰锅炉实际燃用的煤种严重偏离设计煤种,长期存在脱硝入口烟温及锅炉排烟温度偏高的问题,电厂采用掺烧烟煤方式解决该问题。通过不同比例的烟煤掺烧试验可知,随着烟煤掺配比例增加,总体灰量减少、飞灰含碳量与排烟温度下降明显,锅炉效率随之提高。对比不掺烧烟煤,烟煤掺烧比例从8.3%增加到16.7%时,锅炉热效率分别提高0.75%和1.9%,供电煤耗分别下降2.62 g/kWh和7.11 g/kWh。按年发电量60亿kWh进行核算,每年采购54.61万t、热值为20.93 MJ/kg的烟煤进行16.7%比例掺烧,年综合收益为723.2万元,进行烟煤掺烧具有较好的经济性,并且可以有效提高锅炉运行安全性和稳定性。

降低锅炉排烟温度的运行调整方法

在锅炉正常运行时,排烟损失占比较大,降低排烟温度对提高锅炉热效率具有重要意义。从运行角度分析导致锅炉排烟温度升高的因素,并提出相应的解决措施,从运行方面更深入地挖掘节能的潜力,使锅炉的技改获得更好的效果,尽可能提高锅炉运行的经济性。

四角切圆锅炉低负荷风箱风量分配特性

目前火电市场面临深度灵活性调峰的要求,锅炉普遍要求在30%负荷甚至以下运行。本文针对锅炉30%低负荷情况下的运行边界条件,风箱各层燃烧器喷口的风量进行了模拟。模拟发现,30%低负荷情况下,用于组织流场的二次风远远低于设计值,需要对原有的风箱结构进行优化,以保证炉内合理的动力场。

1000 MW四角切圆燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及防治

目前,燃煤电厂锅炉水冷壁高温腐蚀较为普遍。鉴于此,针对某1000 MW四角切圆燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀现象,从腐蚀的区域、程度、形态等方面分析了水冷壁管发生高温腐蚀的原因,提出了配煤掺烧优化、风量合理化配置、还原性气氛测试等措施,对防治水冷壁高温腐蚀具有一定的参考意义。

富氧燃烧机组变工况下热力特性分析及优化

参考600 MW常规机组,探讨富氧燃烧发电机组在变工况下的运行参数与热力特性参数之间的关联,并分析其对发电系统能耗的影响,具体包括:氧气纯度、循环干烟气比例、氧气浓度等,以研究热力特性的变化规律,并得出单因素分析法中最佳的组合方案。

低负荷下四角切圆锅炉NO_(x)优化控制

为解决燃煤机组在深度调峰下NO_(x)排放过高的问题,针对某600 MW四角切圆燃煤锅炉的燃烧特性开展数值模拟,分析在30%额定负荷下,燃尽风量、配煤配风方式和燃尽风来源对炉内温度场、组分场和燃尽率的影响。结果表明:30%额定负荷下,增加燃尽风量可有效减少NO_(x)的生成,与原工况相比,工况3的NO_(x)减排率达到11.9%;主燃区采用正塔配煤、倒塔配风方式时,虽然炉膛出口温度稍有下降,但工况9的NO_(x)减排率可达14.2%;高速射流燃尽风能够穿透主烟气气流参与燃烧,可使工况16的NO_(x)减排率高达17.8%。低负荷下,采用热一次风代替燃尽风并优化燃烧的方式可有效控制NO_(x)排放。

深度调峰下锅炉送风系统运行适应性的研究

针对机组深度调峰运行工况严重偏离设计工况,主辅设备存在适应性问题,结合具体实例,分析了燃煤机组深度调峰工况下锅炉送风系统的运行适应性。结果表明:深度调峰时送风机出力小,二次风压力低,送风系统适应性较差,存在二次风量波动、热风再循环失效以及风机运行效率低等问题,影响机组安全经济运行。据此提出了相应的运行调整、设备改造对策。深度调峰下送风系统的运行适应性应引起重视。

基于集成耦合传热模型的燃煤锅炉高温腐蚀综合模型

为准确预测锅炉水冷壁高温腐蚀分布,开发了一个考虑管壁温度和H_(2)S体积分数等关键因素的高温腐蚀综合模型。由于管壁温度受锅炉烟气侧和蒸汽侧传热的共同影响,且炉膛与管道尺寸差异较大,难以在单一模型框架内进行模拟,因此开发了一个耦合传热模型。该模型分别采用三维计算流体力学(CFD)模型和一维流动模型模拟锅炉烟气侧和蒸汽侧的流动和传热过程,以准确计算管壁温度,最后将高温腐蚀模型应用于某350MW超临界锅炉中。结果表明:水冷壁上可能形成局部高温区,尽管该区域内H_(2)S体积分数降低,但管壁温度显著升高,导致水冷壁腐蚀速率大幅加快。

基于图像识别技术的煤粉细度测量

煤粉细度是影响锅炉燃烧的重要参数。从某600 MW机组锅炉的15根粉管中采集了煤粉样品,利用筛分法和图像识别法2种方法进行了对比测量。结果表明,图像法与筛分法的R_(90)值绝对误差最大为-2.73%,相对误差平均值为1.97%,R_(75)值绝对误差最大为3.80%,相对误差平均值为8.60%。图像识别法还能得到煤粉颗粒的粒径分布。C磨煤粉粒径主要分布在40~80μm,D磨和E磨则主要分布在55~100μm和40~80μm。