降低循环流化床(CFB)锅炉飞灰含碳量技术研究

循环流化床(CFB)锅炉因发展时间较短,技术上存在较多的不足,尤其是其中温燃烧的特性,造成飞灰含碳量偏高,锅炉效率偏低。为找出影响飞灰含碳量燃烧区域的温度、氧质量分数以及在区域内燃料的滞留时间的三大因素,采取试验、调整、取样和分析的方法,对CFB锅炉的优化调整进行了总结。研究结果表明,加强燃料煤的管理,严格控制煤的粒度和水分,是飞灰含碳量达标的前提;合理配比一二次风量,保持适当的床压和床温是控制飞灰含碳量的关键;停炉全面检查及时恢复设备性能、不断进行技术改造淘汰落后的设备等手段是控制飞灰含碳量的重要保证。结果可供同类型锅炉运行管理人员参考。

循环流化床锅炉(CFB)系统流程模拟

以某石化项目450 t/h超高压循环流化床锅炉系统为对象,采用Thermoflex软件建模并对其进行变工况分析,通过与锅炉厂提供的实际数据进行对比,验证了该流程模拟的准确性。利用该模型进行了不同煤种工况对系统的影响因素分析,研究结果可为该锅炉系统设计和设备选型提供理论依据,对该项目动力站实际生产运行提供指导。

超超临界循环流化床锅炉技术研发进展

随着技术进步和对节能减排需求的提升,更先进的超超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉技术成为行业发展趋势。该文探讨了超超临界CFB锅炉技术的设计理念,包括流态化燃烧、水动力系统、污染物控制及系统集成等关键技术。分析大尺寸炉膛内流态化燃烧的均匀性和燃尽性问题,探讨了不同炉型燃烧系统设计;研究超超临界压力下低质量流速垂直管圈水动力系统的设计方案;提出在大截面和高炉膛条件下污染物控制的设计思路;通过对锅炉燃烧技术、热力系统及辅助系统的耦合特性分析,指出燃烧侧与蒸汽侧系统设计的优化方向。基于对关键技术的深入研究和超临界CFB锅炉的实践经验,形成了多种超超临界CFB技术方案,多个采用不同技术方案的项目已进入到工程应用阶段,其中可靠、灵活、清洁和高效是设计中的关键考量。期望这些多样化的超超临界CFB技术路线能够在未来发展中展现出灵活性和低碳优势。

350 MW超临界循环流化床锅炉天然气点火系统调试实践

针对350 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉天然气点火系统的调试过程中存在的床下气枪在一次流化风量偏大或者热态的情况下,点火容易失败,着火后容易脱火,床上点火气枪点火困难, 床上主气枪无法着火及床上点火气枪退出后主气枪灭火等问题,通过设备改进、点火参数调整以及点火程序的优化等一系列手段,解决了现场问题,使天然气点火系统满足了锅炉启动要求。

330 MW循环流化床锅炉深度调峰技术

为推进“双碳”政策的实施,消纳波动性较强的新能源并网发电,当前对火电机组的深度调峰要求越来越高。循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉机组在深度调峰低负荷运行工况有着先天优势,但实现20%以下的超低负荷运行依然面临众多的困难,如炉内流化的稳定性、氮氧化物的排放及炉内局部超温带来的安全性等问题。以某330 MW CFB锅炉的深度调峰技术应用为例,介绍了输煤筛分破碎系统、风帽节流圈、下二次风管等机组部件的改造,并配合烟气再循环等技术应用,成功实现了18%的超低负荷深度调峰运行,同时也很好地控制了NOx的排放。最后总结了CFB机组超低负荷深度调峰技术的关键点和难点,对深度调峰运行带来的潜在问题进行了分析,并提出了相应的解决措施。研究结果具有重要的工程借鉴作用。

240t/h循环流化床锅炉深度灵活调峰工程示范

煤电深度灵活调峰是促进可再生能源电力消纳、减少CO_(2)排放的重要举措。但燃煤锅炉深度灵活调峰存在负荷下调深度受限和NO_(x)排放高的技术难题。本文首次采用循环流化床耦合煤粉预热的技术路线,改建了现役240 t/h高温高压循环流化床锅炉,试验结果表明,锅炉负荷调节深度降低18%,且实现了零喷氨超低NO_(x)排放。240 t/h循环流化床锅炉深度灵活调峰工程示范的成功运行,为燃煤电站深度灵活调峰技术的发展提供了支撑。

不带外置床的700 MW超超临界循环流化床锅炉失电后水冷壁安全计算分析

通过对某660 MW电厂失电事故过程中烟气温度、蒸汽温度及工质流量的变化规律进行分析,得到了炉膛密相区、过渡区及稀相区热负荷随时间的变化规律。在此基础上,以某700MW超超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉为对象,建立了失电事故发生后水冷壁内的流动传热计算模型,开发了以Fortran语言为基础的水冷壁内瞬态特性计算程序。分别对密相区、过渡区及稀相区进行分析,通过计算得到了失电后的水冷壁壁温及出口工质温度等热力参数的变化规律。计算结果表明:失电后水冷壁密相区出口的最高壁温为558.6℃,稀相区出口的最高壁温为579.6℃,不需要配备紧急补水泵来保证失电后水冷壁的安全。研究结果可为电厂处理超超临界CFB锅炉失电事故提供指导。

循环流化床锅炉降低灰渣含碳量热态试验研究

针对循环流化床(CFB)锅炉燃用非设计煤种工况下,对总风量、一/二次风比例、床温、床压等参数进行热态调整试验,分析各参数对锅炉飞灰及底渣含碳量的影响规律。结果表明:在330 t/h负荷的基准工况下(不投飞灰再循环),通过适当提升床压及燃烧室温度,能使燃料充分燃烧,飞灰含碳量由调整前最高20.75%减少到15.97%左右,底渣含碳量从最高2.28%降低至0.40%左右,锅炉效率提高约1.5%以上。此外,飞灰再循环的投入能有效降低飞灰含碳量,建议在生产实践中尽量保证飞灰再循环的连续投入。

超临界循环流化床锅炉水冷壁吸热偏差计算及深度调峰水动力特性

超临界循环流化床锅炉在深度调峰过程中受热负荷及质量流速变化的影响容易出现管壁拉裂、超温爆管等安全问题,故有必要对锅炉深度调峰负荷时热偏差系数、水动力特性进行计算研究。该文根据超临界循环流化床锅炉水冷壁及水冷屏结构,建立水动力计算数学模型并运用实炉测量数据计算实炉热偏差系数,对310及110MW负荷实炉热偏差系数进行计算,并采用110MW负荷实炉热偏差系数对120及70MW(深度调峰负荷)的水动力进行计算,将120MW负荷时的出口汽温计算结果与实炉测量数据进行对比验证,对70MW深度调峰负荷水动力计算结果进行分析。结果表明:循环流化床锅炉高低负荷时热偏差系数分布规律不同,在相近负荷时炉膛热偏差系数呈现出一致性,并且锅炉在70MW深度调峰负荷时,锅炉能安全稳定运行。深度调峰负荷时循环流化床锅炉吸热偏差系数及水动力特性的计算研究,为现有火电机组进行灵活性深度调峰优化改造提供一定的理论基础。

超临界660 MW循环流化床锅炉NO_(x)排放控制困难分析及处理

为解决某电厂超临界660 MW循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉满负荷运行NO_(x)排放较难控制、瞬时值易超过超低排放限值且选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝系统氨耗量较大氨逃逸严重的问题,现场进行了NO_(x)原始排放、SNCR脱硝效率、CO质量浓度及底渣可燃物的试验,并进行了二次风量布置优化试验。研究发现:锅炉原始NO_(x)排放较低,满负荷运行时不超过120 mg/m^(3)(标准状态,下同);中低负荷时NO_(x)质量浓度低于50 mg/m^(3),但炉膛前后NO_(x)质量浓度偏差较大,烟气中的NO_(x)主要在炉膛前部产生。NO_(x)排放较难控制的原因是SNCR脱硝效率较低和炉膛给煤不均。6台分离器入口的SNCR脱硝效率均低于50.0%,其中B、C、E、F 4台分离器脱硝效率低于40.0%。此外,从原始NO_(x)生成来看,根据炉膛深度方向上床温分布、底渣可燃物质量分数和CO质量浓度变化可以确定,炉膛给煤不均也对满负荷NO_(x)排放控制影响显著。当前,电厂若不进行给煤系统改造暂无法实现给煤均匀,但可以通过调整炉膛深度方向二次风量配比降低原始NO_(x)生成,降幅可达9.77%。

基于数据驱动660 MW循环流化床锅炉多目标燃烧优化

为降低某电厂循环流化床锅炉污染物排放,同时提高锅炉燃烧运行经济性,本文采用数据驱动技术实现循环流化床锅炉多目标燃烧优化。基于改进粒子群优化长短期记忆神经网络建立循环流化床锅炉NO_(x)/SO_(2)排放数学模型和锅炉排烟温度数学模型,以相对误差为预测性评估指标以确定最佳网络参数;其次,基于改进粒子群优化长短期记忆神经网络(IPSO-LSTM)、长短期记忆神经网络(LSTM)、广义回归神经网络(GRNN)和反向传播神经网络(BPNN)分别构建NO_(x)/SO_(2)排放数学模型和锅炉排烟温度数学模型,通过比较预测性评估指标,证明本文构建预测模型有效性;最后,基于非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)获取不同运行工况下循环流化床锅炉燃烧优化调整方案,以降低NO_(x)/SO_(2)排放浓度,同时维持排烟温度稳定性。结果表明:相比优化前,优化后NO_(x)排放浓度平均降低了10.58%,SO_(2)排放浓度平均降低了25.81%,最大降低了650 mg/m^(3),且排烟温度平均降低0.14%。

循环流化床锅炉(CFB)边壁下降流的生成机理

通过大量冷态实验研究，作者提出了ＣＦＢ锅炉主床内边壁下降流的生成机理，对主床床顶物料层的形成和边壁下降流的发展过程在实验观察的基础上进行了理论分析。通过试验研究得出了边壁下降流的延伸长度随操作速度和物料循环速率的变化规律。该文对ＣＦＢ锅炉理论的发展以及ＣＦＢ锅炉的设计和运行有重要的意义。

循环流化床锅炉状态监测与故障诊断专家系统(CFBBEXPTS)的推理控制机制

讨论了基于热力状态参数的循环流化床燃烧锅炉状态监测与故障诊断专家系统ＣＦＢＢＥＸ－ＰＴＳ的推理控制机制。它是数据驱动的前向推理链和目标驱动的后向推理链２种基本推理控制策略的有效组合。独具特色的是，其内核包含了候选生成、矛盾检测、局部诊断、约束隔离和约束传播等互相联系和支持的高级诊断技术。该文提出的故障判定原则适用于带反馈回路的热力对象。

循环流化床(CFB)锅炉排渣系统故障及处理方法

越南高岸电厂2×50MW机组的循环流化床锅炉由ALSTOM设计，锅炉BMCR工况下的主蒸汽参数为：流量238t／h，绝对压力9．33Mpa，温度538℃。锅炉的排渣、输渣系统主要包括锥形阀、风水联合冷渣器、输渣机等。

循环流化床锅炉状态监测与故障诊断专家系统 CFBBEXPTS 的模糊知识表示

以循环流化床燃烧锅炉为研究对象，讨论并建立了针对其运行过程的专家系统ＣＦＢＢＥＸＰＴＳ的模糊知识库。对本质上具有不确定性的知识进行模糊表示的方法最接近人类领域专家对知识的感知和体会。结合增量定性分析技术，模糊知识表示与对应物理对象行为的一致性和运行实时性已得到了实验上的估计和论证。针对热力对象，该文提出了新颖的热力参数不确定性和知识模糊性的表示方法，最后描述了ＣＦＢＢＥＸＰＴＳ的模糊混合（基于规则和基于结构模型与功能模型）知识库。文中所述的构建方法具有普遍性，同样适合于包括常规煤粉锅炉在内的其它热力对象的研究。

基于混合建模方法循环流化床锅炉深度调峰NO_(x)排放预测

为响应碳达峰,碳中和目标,我国循环流化床锅炉大规模参与深度调峰运行,导致锅炉NO_(x)排放浓度波动范围大,控制效果不佳,难以满足污染物超低排放需求,因此对深度调峰NO_(x)排放浓度进行精准建模预测有重要意义。以即燃碳模型为基础,深度剖析炉内NO_(x)生成和还原机理,建立炉内即燃碳燃烧模型、O2动态平衡模型、CO软测量模型、NO_(x)生成与还原模型,完成SNCR入口NO_(x)浓度机理计算;选取给煤量、床温、烟气温度及含氧量、一二次风量、尿素溶液流量作为NO_(x)排放浓度的输入变量,将SNCR入口NO_(x)浓度计算值作为拓展输入变量,对所有输入变量与NO_(x)排放浓度进行相关性分析和迟延补偿,完成数据集重构;采用长短期记忆神经网络对重构数据集进行训练和预测,并将鲸鱼优化算法用于长短期记忆神经网络的参数优化,建立循环流化床锅炉深度调峰NO_(x)排放浓度机理——数据混合预测模型。仿真验证表明混合预测模型不同工况下预测性能和泛化能力好,能够实现循环流化床锅炉变负荷时NO_(x)排放浓度的实时预测,相较其他预测模型的各项误差性能指标均显著提升,平均绝对误差δMAE达2.14 mg/m^(3),平均相对百分误差δMAPE达5.68%,决定系数R^(2)达0.902 1。混合预测模型能精准预测循环流化床锅炉深度调峰下NO_(x)排放浓度,为循环流化床锅炉超低排放智能控制系统的设计提供参考。

循环流化床(CFBC)锅炉系统仿真演示器的研制

以某７５ｔ／ｈ循环流化床锅炉为对象，开发了包括流化床数学模型，硬件接口与Ｈｏｎｅｙｗｅｌ模块自动控制系统在内的仿真演示器。它应用了清华大学在流化床模型，动态物料平衡及风烟流体网络方面研究的长期研究成果，能够比较正确地反映和演示流化床锅炉的实际运行及控制情况。

循环流化床CFB锅炉系统腐蚀磨损状况的安全评价

结合现场检验和取样分析,对以石油焦/煤粉为混料燃料的FW型CFB锅炉系统上下游设备的腐蚀磨损状况进行了安全评价。重点对返料阀人孔门盖及风帽吹气管断口的宏微观形貌、微区成分、腐蚀物组成等进行表征分析和试验,确定腐蚀磨损产生的原因及腐蚀机理;最后根据实际状况,提出相应的预防措施和建议。

循环流化床锅炉状态监测与故障诊断专家系统(CFBBEXPTS)的故障对象——异常参数因果依赖网络

讨论了ＣＦＢＢＥＸＰＴＳ的故障机理和故障对象——异常参数因果依赖网络。因果依赖网络描述了故障对象（故障源）与异常状态参数（故障征兆）的对应关系。以等级网络下的热力对象的定性功能模型和模糊故障模型为基础，因果依赖网络的建立是一种新的知识重构。它是更高级和更深层次上的知识形式与表示。同时，它也是实现候选故障快速生成及诊断的基础。

防磨梁与防磨格栅对循环流化床锅炉炉内传热的影响

循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉普遍存在炉膛水冷壁磨损严重的问题。为提高运行可靠性,目前一般通过加装防磨梁或防磨格栅实现主动防磨,但该方式会引起流场变化,并对锅炉运行参数以及炉内传热造成影响。因此,建立循环流化床锅炉全炉膛水冷壁传热计算模型,提出加装防磨梁、防磨格栅后的边壁区颗粒浓度及传热面积修正系数计算方法,利用该模型对某440 t/h CFB锅炉炉内传热特性进行计算。结果显示:水冷壁加装防磨梁后,传热系数和传热能力有所下降,下降幅度和防磨梁数量有关,采用6道和12道防磨梁时,传热系数分别下降0.32%和2.89%,传热量分别下降3.28%和8.68%;比较而言,防磨格栅对炉内传热系数和传热能力影响较小,加装与防磨梁相同数量的防磨格栅时,表现出了一定的传热强化效果,传热量略有上升,当防磨格栅加装数量增加至30道时,传热系数下降5.76%,传热量上升1.59%。防磨格栅在降低水冷壁磨损的同时,对锅炉运行造成的影响较小,优于防磨梁。该模型可对CFB锅炉防磨技术的选用以及设计方案优化提供理论参考。