宽负荷下切圆燃煤锅炉H_(2)S分布特性的数值模拟

锅炉采用空气分级燃烧降低NO_(x)排放的同时也提高了主燃区H_(2)S体积分数。炉墙壁面过高的H_(2)S体积分数是加剧水冷壁高温腐蚀的重要因素。为保障新能源并网发电,大型燃煤机组灵活调峰的需求增加,不同负荷下的水冷壁近壁面H_(2)S分布特性值得关注。通过正交试验分析了切圆燃煤锅炉运行参数对水冷壁近壁面H_(2)S体积分数分布的影响。选取一台超临界600 MW切圆燃煤锅炉建立数值模型,设计L_(16)(4^(5))正交工况,覆盖100%BMCR、75%THA,50%THA以及35%BMCR四种负荷。建立了自定义SO_(x)生成模型以确定燃料硫的析出和转化路径,模型包含多表面反应子模型以描述焦炭与O_(2)/CO_(2)/H_(2)O等3种气体的异相反应,并确定焦炭气化反应消耗量占总消耗量的比例,进而对炉膛H_(2)S空间分布进行了模拟计算。研究表明,近壁面高体积分数H_(2)S区域主要位于投运燃烧器层中最下层燃烧器以下以及最上层燃烧器以上至SOFA层之间,烟气切圆沿炉膛高度增加逐渐增大是造成后一区域H_(2)S体积分数较高的重要原因。35%BMCR负荷下水冷壁重点区域的H_(2)S平均体积分数为364μL/L,明显低于其他负荷。锅炉运行参数对重点区域H_(2)S体积分数影响程度的排序为:锅炉负荷>一次风率>主燃区空气过量系数>假想切圆直径>燃烧器竖直摆角。

燃煤锅炉温度场与高温腐蚀气氛场同步在线检测装置开发及应用

燃煤锅炉主燃区燃烧场的经济性、安全性和环保性对于智慧电厂建设具有重要意义。其中,水冷壁近壁面高温腐蚀H_(2)S和CO气体浓度的实时在线监测尤为重要。为实现燃煤锅炉主燃区温度场和高温腐蚀气氛场的同步测量,基于红外热成像原理,采用Optris-PI1M小型红外热成像仪,基于LabVIEW温度实时采集应用软件,在炉膛的观察口对主燃区温度场进行连续监测。以低成本1.5μm附近的通信波段激光器作为测量高温腐蚀气体H_(2)S和CO的激光光源,并结合波长调制光谱技术和频分复用技术,以实现H_(2)S和CO气体浓度的同步检测。线性度实验表明,其线性拟合相关系数为0.9995。将研制的同步检测仪器对某300 MW四角切圆燃煤锅炉的主燃区的温度场和气氛场进行了现场应用试验。现场测试结果表明,锅炉主燃区温度主要分布范围在1300~1400℃,最高温度达到了1500℃;同时得到了锅炉主燃区的H_(2)S和CO浓度分布,H_(2)S浓度在12~125 mg/m^(3)的范围内波动,而CO浓度主要分布在10%~20%之间,最高可达22%;炉内H_(2)S和CO的浓度呈正相关,氧气浓度保持在1%以下,由于厌氧燃烧会导致两种气体的含量增加,从而造成对水冷壁近壁面的高温腐蚀。

大型燃煤锅炉中含Na/Cl/S组分的演变与受热面结渣倾向的数值模拟

提出了一种考虑煤中含Na/S/Cl组分多步释放、气相组分相互作用、气-固反应以及盐蒸气冷凝耦合灰颗粒黏附的结焦模型,以预测炉内受热面气态碱金属组分冷凝行为、受热面结焦风险以及炉膛出口Na/S/Cl组分分布特性。结果表明:炉膛出口气态含Na组分主要以NaO_(2)、NaCl、Na_(2)SO_(4)和NaOH形式存在;最上层燃烧器至分离燃尽风(SOFA)喷口区域、最下层燃烧器至冷灰斗转角区域的水冷壁结焦风险高;炉膛出口区域后屏过热器底部颗粒黏附位置相对集中,炉内辐射式过热器结焦速率远高于气态钠盐冷凝速率,对流受热面颗粒沉积速率约是钠盐蒸气冷凝速率的3~4倍。

燃煤锅炉混氨燃烧技术研究进展

双碳背景下,在能源系统中增加可再生、低碳或零碳燃料的利用是降低燃煤机组碳排放的重要技术路径之一。氨(NH3)是一种具有发展前景的清洁能源载体和存储介质,采用氨与煤混燃的方式,降低燃煤机组碳排放,是现阶段技术的发展方向。目前全球对燃煤混氨燃烧技术的研究均处于起步阶段,对国内外混氨燃烧技术的研究进展、合成氨生产的经济性以及未来混氨燃烧技术的发展应用进行全面梳理和深入分析,助力燃煤机组碳减排和国家双碳目标的实现。

600 MW机组燃煤锅炉30%深度调峰下现场试验研究

随着新能源发电机组装机容量不断增加,需要提高电网的新能源消纳能力,因此对火电机组的调峰要求越来越高。为了研究燃煤机组深度调峰的能力及影响,基于广东省内某600 MW机组燃煤锅炉,开展低负荷稳燃现场试验研究。试验结果表明:该锅炉可以在30%额定负荷(180 MW)条件下稳定运行,且整个过程中现有的各系统经过调控后基本能正常工作;在降负荷过程和低负荷稳定运行过程中,机组环保参数无超标,各污染物排放指标符合环保要求。研究结果可作为机组深度调峰依据,为燃煤锅炉低负荷运行控制提供参考。

基于燃煤锅炉热力系统建模的受热面传热特性

燃煤发电机组在当前能源利用现状下负荷多变,火电锅炉的在线监测与运行评估精度需求日益增加。为获取高精度机组运行参数,拓宽适宜煤种的选择方法,基于试验数据利用Ebsilon16.4仿真软件构建了燃煤锅炉的热力系统模型。针对煤种煤质计算了各换热部件的热量变化情况,分析了一次风温对热力系统计算的影响。结果表明,在实际工程数据下,采用模拟方式获取锅炉受热面数据更准确与便捷。模拟结果中,位于炉膛中心的换热器如屏式过热器、高温再热器等换热占比较大,因此煤质对其影响较大;一次风温通过影响烟气温度,间接改变换热器的吸热,位于烟道尾部竖井的省煤器、低温再热器等换热占比较小,因此煤质对其影响较小。同时,模型的参数设置及模拟结论可为超临界燃煤机组的深度调峰、锅炉数据的高效获取提供参考。

西安市燃煤锅炉颗粒物中有机碳和元素碳的排放特征研究

燃煤锅炉是城市地区含碳气溶胶的重要来源之一,本研究采集分析了西安市9个燃煤锅炉的PM_(10)和PM_(2.5)样品中的有机碳(OC)和元素碳(EC)。结果表明:燃煤锅炉颗粒物中OC在PM_(2.5)中的质量占比高于在PM_(10)中质量占比,而EC在PM_(10)中的质量占比高于在PM_(2.5)中质量占比。OC、EC和总碳气溶胶(TC)在PM_(10)中的质量占比分别为4.35%±1.09%、4.25%±1.02%和8.60%±1.87%,在PM_(2.5)中的质量占比分别为6.91%±1.09%、2.62%±0.41%和9.53%±1.40%。不同锅炉类型的OC/EC(二者浓度比)差异较大。链条炉、循环流化床和煤粉炉的OC/EC在PM_(10)中分别为1.50±0.96、0.89±1.06和12.03±8.48,在PM_(2.5)中分别为6.72±5.70、1.19±0.65和11.62±5.83。不同锅炉排放的PM_(10)和PM_(2.5)中含碳气溶胶的主导成分不同,通过含碳气溶胶的成分组成可以准确区分锅炉排放来源。PM_(10)中TC和EC的质量占比均呈链条炉(10.64%±5.13%和5.79%±4.78%)>循环流化床(7.25%±2.23%和4.15%±1.14%)>煤粉炉(4.85%±1.84%和0.50%±0.25%),OC的质量占比呈链条炉(4.85%±2.33%)>煤粉炉(4.35%±2.09%)>循环流化床(3.10%±3.37%)。PM_(2.5)中TC和OC的质量占比均呈链条炉(12.97%±5.57%和9.25%±5.63%)>煤粉炉(5.57%±1.86%和5.02%±1.79%)>循环流化床(4.92%±5.41%和2.94%±3.53%),EC的质量占比呈链条炉(3.71%±3.84%)>循环流化床(1.97%±1.88%)>煤粉炉(0.55%±0.07%)。不同锅炉类型对PM_(10)中的EC影响较大,对PM_(2.5)中的OC影响较大,主要是由于不同类型锅炉燃煤燃烧方式和燃烧效率差异所致。

660MW燃煤锅炉掺烧生物质颗粒数值模拟研究

随着“双碳”目标的提出,生物质作为一种绿色零碳的清洁燃料,将迎来历史性的发展机遇。本文通过数值模拟手段研究稻壳、秸秆、木屑三种不同生物质颗粒以不同的粒径和煤粉掺烧,对比分析了不同生物质颗粒和煤粉掺烧时炉膛内生物质颗粒轨迹、停留时间和燃尽率的变化趋势。结果显示:生物质颗粒以10%热量比和煤掺烧,生物质颗粒在炉内有足够的停留时间保证燃尽,整体生物质颗粒燃尽程度较好,并从数值模拟结果中选取4种掺烧生物质工况用于指导设计。

基于物理信息神经网络的燃煤锅炉NO_x排放浓度预测方法

准确的NO_(x)浓度预测对保障燃煤锅炉安全运行和降低污染物排放具有重要意义。基于机器学习的NO_x排放浓度预测方法计算速度快、拟合精度高,但缺少可解释性,且过度依赖训练样本,在样本不充分的情况下模型泛化能力差。为此,该文提出一种基于物理信息神经网络的燃煤锅炉NO_x排放浓度预测方法,将煤量、氧量、分离燃尽风(separated overfireair,SOFA)开度与NO_x排放浓度之间的单调关系嵌入到神经网络中,促使模型服从机理约束,避免机器学习过拟合或欠拟合,提升模型在锅炉宽工况条件下的准确性。以某660 MW燃煤锅炉为研究对象,算例分析表明,提出的预测方法明显优于随机森林、支持向量机和神经网络等常规机器学习方法,即使在未知工况下也能遵循参数间单调性关系,具有较好的可解释性和泛化能力。

喷氨调平技术在燃煤锅炉SCR法烟气脱硝中的应用

我国大部分火电机组使用选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)技术对锅炉烟气进行NO_(x)脱除,以满足日趋严格的环保要求。但在锅炉装置实际运行过程中,经SCR反应器脱硝处理后,锅炉烟气出口仍普遍出现NO_(x)浓度分布不均现象,造成出口NO_(x)排放超过标准要求,同时也增加了氨逃逸风险。以某公司的燃煤锅炉脱硝装置为例,分析喷氨调平改造前后烟气中氨逃逸指标和NO_(x)浓度数据的差异,从而论证喷氨调平技术在控制氨逃逸及NO_x脱除中所起到的作用。

镍基合金263、282在超700℃燃煤锅炉烟气中腐蚀行为研究

研究商用镍基合金材料263和282在700~800℃模拟燃煤锅炉烟气环境中的腐蚀行为。计算腐蚀前后镍基合金的质量变化,采用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)分析腐蚀合金的微观形貌。结果表明:镍基合金的腐蚀行为包括氧化腐蚀、硫化腐蚀和硫酸盐腐蚀3种机制;腐蚀速率主要受硫酸盐腐蚀控制,熔融的硫酸盐共熔体对镍基合金造成全面腐蚀,合金基体以近似恒定的速率持续被溶解,合金的失重量随温度升高呈现先增加后降低的趋势;同时,硫元素向基体内部扩散并引起局部硫化,低熔点金属硫化物发生熔融,可能导致合金内裂纹的生成和生长;温度升高显著加剧了镍基合金的硫化腐蚀。

1000 MW超超临界燃煤锅炉深度调峰研究

【目的】燃煤锅炉深度调峰对以新能源为主的未来电力系统的稳定性至关重要,而目前1 000 MW等级超超临界燃煤锅炉深度调峰性能与工程应用较为缺乏。为提高1000MW等级燃煤锅炉深度调峰能力,选择某电厂1 000 MW燃煤机组开展宽负荷高效研究。【方法】在机组深度调峰负荷为340 MW下,进行了低负荷稳燃实验、脱硝侧入口烟气测试,对锅炉主要运行参数、炉膛温度分布、锅炉侧燃烧调整试验进行了分析,并在此基础上开展了燃烧优化调整实验。【结果】1 000 MW等级机组具备34%额定功率的深度调峰能力;选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝入口烟温基本在320~350℃,满足高于300℃的烟温要求;锅炉优化调整后,修正后的锅炉热效率为94.09%(提高0.94%),供电煤耗降低3.27 g/(kW·h);SCR脱硝入口NOx质量浓度基本在180~260 mg/m^(3)(降低约30 mg/m^(3)),满足低于300 mg/m^(3)的要求。【结论】研究成果有助于提高1 000 MW等级燃煤火电机组低负荷运行的安全性、经济性、环保性。

基于CFD的燃煤锅炉末级过热器壁温分布特性研究

针对燃煤锅炉高温受热面易发生超温和爆管事故的问题,综合考虑炉内烟气侧与管内蒸汽侧对受热面管壁温度的影响,基于数值模拟的方法简化了炉内煤粉气流的燃烧过程并构建了炉内烟—汽耦合换热模型,实现了对末级过热器沿程壁温的快速计算。在此基础上,探究了不同工况下该级受热面壁温分布特点及壁温峰值位置变化规律等。结果表明:受管外烟气与管内蒸汽的耦合影响,末级过热器沿程壁温基本呈双峰分布;随着负荷上升,烟道内不同管屏的沿程壁温分布曲线差异变小,烟道两侧管屏壁温峰值位置出现不同程度的下移。

工业燃煤锅炉节能减排关键技术研究

为实现工业燃煤锅炉节能减排、控制锅炉污染物排放量和降低能耗,本文进行了工业燃煤锅炉节能减排关键技术研究。该节能减排关键技术引入三辊式分层给煤装置,可进行分层燃烧。根据热量平衡的原理,提出降低工业燃烧锅炉内部阻力的策略。明确工业燃煤锅炉湿法除尘废水水质条件,实现湿法除尘废水循环回用。实例应用证明,应用关键技术后,锅炉污染物排放量得到有效控制,能源和电量消耗显著降低,能够达到锅炉节能减排预期目标。

基于自学习寻优对燃煤锅炉燃烧优化的试验研究

为了使燃烧模型更准确地反演锅炉中煤粉的燃尽状态,基于遗传算法改进的神经网络模型,结合锅炉尾部烟道CO在线监测系统,构建基于自学习寻优的锅炉燃烧优化模型,建立了CO体积分数与锅炉热效率的关系。根据自学习寻优结果,对燃煤锅炉的出口氧量、配风方式和燃尽风(SOFA风)进行调整。研究发现,将出口氧量由3.0%调整至2.5%和3.5%,锅炉热效率分别提高了0.53%和0.49%;将锅炉的配风方式调整为缩腰配风和正宝塔配风方式,锅炉热效率分别提高了0.57%和0.73%;将锅炉A、B两侧SOFA风风门开度由87.4%调整为86.7%,锅炉热效率提高了0.71%,降低了热损失。

适用于燃煤锅炉的SCR烟气脱硝喷氨技术研究

为提高燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统的脱硝效率并降低脱硝成本,采用酸洗法对某燃煤锅炉脱硝系统的废弃SCR催化剂进行了再生处理,评价了再生SCR催化剂的活性,并对燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统的喷氨量进行了优化。结果表明,在H2SO4浓度为0.6mol·L^(-1)、酸洗时间为30min时,再生SCR催化剂的活性最好,脱硝效率可达88.6%,与新鲜SCR催化剂的脱硝效率差距较小。随着机组负荷的逐渐增大,燃煤锅炉SCR脱硝系统出口氧气体积分数先降低后升高,反应温度逐渐升高,而氨逃逸率和喷氨量均先升高后降低,然后再升高。当机组负荷为560MW时,目标燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统的运行效率较高,此时出口氧气体积分数为3.54%,氨逃逸率为1.16×10^(-6),反应温度为380℃,喷氨量为96.46kg·h^(-1)。研究结果可为提高燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统的运行效率提供一定的参考。

工业燃煤锅炉回转式空气预热器防堵提效技术研究

工业锅炉所采用的空气预热器大致可以分为管式和回转式两种,其中回转式空气预热器主要通过再生方式传递热量,烟气与空气交替流过受热面,当烟气流过时,热量从烟气传递给受热面,受热面温度升高,并积蓄热量,当空气再流过时,受热面将积蓄的热量放给空气。回转式空气预热器具有质量轻、布置灵活、传热面密度高等优势。如果空气预热器堵塞,则引风机的声音会变大,风温会逐渐下降,排烟口温度会逐渐升高,很容易造成锅炉熄火。随着技术的不断完善与创新使得工业燃煤锅炉回转式空气预热器的防堵和提效变得更加全面和多样化。综合分析了燃煤锅炉的基本原理以及结构,探讨了回转式空气预热器在燃煤锅炉种的应用作用,同时分析了空气预热器存在的阻塞问题以及其对锅炉运行的不良影响,结合现有的防堵提效技术进行介绍,并对未来做出展望,为工业燃煤锅炉的清洁高效运行和环境保护贡献更大的力量。

燃煤锅炉超低排放改造技术实践

介绍了某公司目前*号燃煤锅炉脱硝、除尘、脱硫装置的现状及存在问题,探讨了常用的几种燃煤锅炉超低排放改造路线,比较了各自的优缺点,并结合实际选择超低排放改造的工艺路线,详细阐述了本次超低排放改造的主要内容,收集了改造后的运行情况并进行了分析。由运行数据可知,某公司*号锅炉通过超低排放改造技术实践,达到了燃煤电厂污染物排放最新指标要求。

燃煤锅炉设备管理及改造策略分析

目前,煤炭在我国能源结构中所占的比重仍然较高,占据了我国能源总消耗的60%以上,以煤炭为燃料的工业锅炉在今后一段时间仍然占据着主导地位。因此,加强燃煤锅炉设备管理,提高生产效率是一项非常重要的工作。为此,本文首先阐述了燃煤锅炉的构成及设备管理,然后从4个方面提出了燃煤锅炉设备管理及改造策略,希望能够为相关人员提供一定的参考。

1050 MW燃煤锅炉尾部烟道振动试验研究

对某1 050 MW燃煤锅炉尾部烟道振动现象进行试验测试,探究振动现象发生的原因,通过改造避免尾部烟道振动现象。结果显示:通过振幅和振速的测试得到振动的频率为24.7~26.5 Hz。根据烟道的结构参数,计算烟道驻波3级谐波频率范围为22.6~27.4 Hz。根据试验工况参数计算得到卡门涡流脱落的频率范围为23.3~34.1 Hz。试验测试振动频率与理论计算频率区间重合,说明烟道振动问题为典型的声学共振现象,在此基础上计算得到,烟道内增设4块以上分割隔板可以有效地防止烟道振动。