非补燃液态压缩空气储能系统性能模拟研究

【目的】压缩空气储能是大容量、长周期、低成本、高效率的一种储能技术,由于气态压缩空气储能受制于储气室的苛刻要求,无法多场景、规模化推广应用,因此提出一种非补燃液态压缩空气储能系统。【方法】构建了系统理论计算模型,对系统内压缩机级间温度、压缩机级数、透平入口温度等关键参数进行了敏感性分析,同时与非补燃气态压缩空气储能系统进行了对比。【结果】压缩机级间温度过低或过高都会制约系统电-电转化效率的提升;压缩机级数与压缩机耗功呈现正相关趋势,与透平发电功率呈现负相关趋势;在入口压力相同的条件下,透平入口温度越高,发电功率越大,电-电转化效率越高;与非补燃气态储能系统相比,非补燃液态储能密度增加了3.7倍,储气室容积缩小了9/10。【结论】非补燃液态压缩空气储能系统有效解决了储气室的难题,使压缩空气储能技术能够在多场景、规模化推广应用,对火电机组深度调峰及电网大容量储能具有重要意义。

低温省煤器快速检漏技术开发应用

当前电厂在低温省煤器的稳定运行上面临较大的压力,尤其是低温省煤器的泄漏问题亟待解决。为实现低温省煤器泄漏的快速检测,防止其运行恶化,可利用低温省煤器后烟气温度变化实现快速检漏。通过COMSOL对低温省煤器泄露后的烟气温度变化进行数值模拟发现,与无泄漏相比,泄漏发生后烟气温度降低可达2℃,同时烟道内低温区域扩大。因此,可在低温省煤器后整个烟道截面上矩阵式布置多个温度测点,监测不同测点烟气温度或同一测点烟气温度的变化速率和变化幅度,即可快速判断低温省煤器是否发生泄漏,再配合水侧压力测试即可实现快速检漏。在低温省煤器设计、运行、检修3个方面给出具体建议,对电厂低温省煤器运行稳定性的提高具有显著的工程指导意义。

水冷壁材料在模拟烟气中的高温腐蚀研究

以电站锅炉水冷壁候选材料T91为研究对象,以12Cr1MoV为对比材料,对两种材料在450℃氧化性气氛、还原性气氛以及氧化-还原交替气氛三种工况下进行高温腐蚀实验研究,通过电镜和能谱对结果进行分析。研究发现:宏观腐蚀增重、腐蚀层厚度及迁移深度三者结合起来能表征材料的腐蚀程度;O与S相互促进的腐蚀模式比单纯H2S腐蚀更严重;Cr2O3对H2S气体的抗腐蚀效果不明显,但是其能够破坏O与S相互促进的腐蚀模式,增强材料的抗腐蚀能力;T91的抗腐蚀能力明显强于12Cr1MoV。

H型鳍片管传热特性的数值模拟及验证

基于Fluent软件,利用Realizablek-ε湍流模型对H型鳍片管的传热性能进行了数值模拟,分析了管排数与纵向间距对H型鳍片管传热系数的影响.在计算的基础上得出了H型鳍片管传热系数的计算公式,并对该公式进行了验证.结果表明:烟气流速越高、纵向管排数越少、纵向间距越大,传热系数越大;计算值最大误差为8.3%,最小误差为5.6%;该公式计算结果与验证算例、文献试验值及已有公式的结果较吻合.

分离式低温省煤器与暖风器系统经济性分析

针对低温省煤器与暖风器联合系统经常出现的低温省煤器解列后暖风器无法投运等问题,本文提出了一种分离式低温省煤器与暖风器系统,该系统中低温省煤器与暖风器为2个相互独立的系统,利用7段抽汽来加热暖风器,降低了暖风器热源的品位,同时喷淋系统吸收了部分乏汽的热量,增加了节煤量。以内蒙古某600 MW机组的应用方案为例,对分离式系统、联合系统与纯低温省煤器系统的经济性进行了计算分析。结果表明:分离式系统比纯低温省煤器系统节煤量大1.46 g/(k W·h),比联合系统节煤量大0.46 g/(kW·h);分离式系统负荷越低,节能效果越明显;喷淋系统环境温度越高节煤量越大,负荷降低后节煤量呈下降趋势。

新型贴壁风装置的结构设计及优化模拟

提出一种用于防止电站锅炉水冷壁高温腐蚀的新型贴壁风装置,对其原理和特点进行了详细说明,并基于Fluent平台、利用Realizablek-ε湍流模型对贴壁风装置的结构和性能进行了优化.结果表明:翅片相对间距l/L=0.5、短翅片相对高度a/A=0.7、长翅片相对高度h/H=0.9时,新型贴壁风装置的性能最优;水冷壁管金属物性对其性能的影响可以忽略;喷口材料物性对其性能影响很小;贴壁风温度越低,装置性能越好;该新型装置能明显降低贴壁风用量,降低喷口温度.

H型鳍片管性能优化的数值研究

基于Fluent平台,利用Realizablek-ε湍流模型对H型鳍片管的传热特性、阻力特性和综合性能进行了数值研究.结果表明:当烟气流速越高、翅片高度越小、翅片节距越小、管束横向节距越大、管束纵向节距越大时,H型鳍片管的传热系数越大;当烟气流速越高、翅片高度越大、翅片节距越小、管束横向节距越小、管束纵向节距越大时,H型鳍片管的流动阻力越大;当相对翅片高度为h/d=2.105、翅片节距越小、管束横向相对节距为s1/d=2.237、管束纵向节距越小时,H型鳍片管的综合性能最好.

燃煤锅炉露点腐蚀实验研究

以新型实验装置为基础,以ND钢、Corten钢、316L钢作为研究对象,20G与20#碳钢为对比材料,以内蒙古大唐国际托克托发电有限公司5#机组为实验平台进行露点腐蚀实验,实验中循环介质温度为30～80℃,实验时间为72h。利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)探查腐蚀后各材料微观组织结构,揭示露点腐蚀机理;绘制各材料的腐蚀层厚度随壁温的变化曲线;结果表明:5种材料的耐硫酸露点腐蚀能力:316L>ND>Corten>20G>20#。

低温省煤器与暖风器联合系统参数优化

介绍了国内低温省煤器与暖风器联合系统的研究现状,以山东某660 MW机组为例,计算了低温省煤器换热面积及暖风器出口风温对整个系统节煤量、静态投资及静态投资回收期的影响。结果表明:低温省煤器换热面积越大,系统节煤量越大,投资越大,系统静态投资回收期随着低温省煤器换热面积增大先降低后升高;暖风器出口风温越高,系统节煤量越大,投资越大,系统静态投资回收期随暖风器出口风温的提高先降低后升高。推荐该机组低温省煤器纵向为40排,暖风器出口风温65~75℃。

高硫低温高灰烟气环境中SO_3的行为研究

在高硫煤机组上抽取烟气搭建了低低温省煤器试验台,并在高硫低温高灰烟气环境下进行了SO_3协同脱除试验研究。试验结果表明:SO_3与SO2浓度之比约为0.97%;高硫煤低低温省煤器出口SO_3浓度在150～120℃随着烟温的降低下降明显。烟温在120℃以下时,SO_3浓度随温度的降低变化不明显,且基本处于15 mg/m^3以下。烟温在100℃以下时,SO_3浓度基本稳定在10 mg/m3左右;烟温降低至100℃左右时SO_3的脱除率为84.3%～88.8%;实测SO_3浓度与各个酸露点公式的吻合度均不好,烟温150℃以上时,实测数据明显低于计算值,烟温低于115℃时,实测数明显高于计算值;高硫煤低温烟气中SO_3浓度的变化受到烟温及飞灰的影响,通过试验研究得出经验公式可以预测烟气中的SO_3浓度。

高硫煤机组SO3迁移规律试验研究

在某高硫煤燃煤机组静电除尘器入口加装烟气冷却器,测试脱硝系统进出口、空气预热器进出口、烟气冷却器进出口、除尘器进出口的SO3质量浓度。结果表明:脱硝系统内的SO3转化率为0.99%~1.10%,空气预热器对SO3的脱除率在30.14%~36.09%之间,烟气冷却器对SO3的脱除率在84.47%~88.93%之间,经过除尘器后SO3质量浓度可减少1.60~2.60 mg/m3;在静电除尘器前增加烟气冷却器并运行至100℃,能够保证引风机入口SO3质量浓度低于15 mg/m3。

空气预热器X比对排烟温度的修正方法

X比对排烟温度的修正在空气预热器(空预器)性能考核中起着重要的作用。然而,实际试验中只能依据设计X比曲线进行修正,往往导致修正后的排烟温度偏低。为此,提出一种多次修正的方法,即对X比进行多次修正,直到修正后的X比与设计值足够接近为止。通过试验将该方法与传统方法进行对比,结果表明多次修正后的排烟温度高于传统方法修正后的排烟温度,更接近真实值。

高硫煤机组低低温省煤器积灰特性研究

为探究高硫煤机组低低温省煤器的积灰特性,搭建高硫煤机组低低温省煤器试验台,并结合实际工程,分析了不同受热面布置型式的积灰特点和适用范围,测试了飞灰的特性。结果表明:对于中低硫煤机组,低低温省煤器可以采用水平方式布置,但war(A)≥20%时,低低温省煤器进出口及检修通道需要采取相应措施以减缓烟道底部积灰;war(A)≤15%的中低硫煤机组可以采用自下而上的布置方式;高硫煤机组推荐采用自上而下的布置方式,由于其低低温省煤器翅片上普遍存在积灰硬壳,其中S质量分数高达18%,建议采用声波吹灰器,且吹灰半径推荐按1 m设计。

卧式分离器出口结构数值优化分析

基于FLUENT平台,利用RSM模型,对某台116 MW无夹廊角管式循环流化床锅炉卧式分离器的出口结构进行优化设计,在优化的基础上研究了入口风速对分离效率的影响。模拟分析表明:承灰斗与旋风筒两边都相切、料腿内设三个隔板、承灰斗相对出口宽度a/D=0.143、承灰斗相对高度b/D=0.238的出口结构分离效率最高。分离效率随入口风速的提高而提高,当U>15 m/s时,d50<26μm。

ASME PTC4.3标准若干问题的探讨

烟气侧效率和空气侧效率表征空气预热器的换热能力,在空气预热器性能考核中起到重要作用,而空气预热器漏风率对排烟温度有一定的影响。ASME PTC4.3标准中利用实测数据进行烟气侧效率的计算,该方法容易受到空气预热器本体以外因素的影响,且没有考虑到空气预热器漏风率对排烟温度的影响。对传统计算方法提出质疑,提出了一种修正的烟气侧效率和空气侧效率计算方法,利用空气预热器漏风率对排烟温度进行了修正,剔除了部分外界因素对空气预热器本体性能的影响,并通过大量试验对两种方法进行了对比。

燃煤电厂烟羽治理系统优化

本文介绍了某电厂烟羽治理改造项目的工艺设计及运行情况、烟羽治理系统的设计特点、运行情况及优化方案。优化方案为:烟气冷凝器采用薄壁椭圆形钛管顺列布置,大幅降低了烟气冷凝器的阻力;冷凝水直接排入冷却塔,大幅简化了冷凝水系统;冷凝水中溶解的固形物质量浓度为41~53 mg/L,烟气冷凝器对SO3的脱除量为0.503~0.696 mg/m^3,对可凝结颗粒物的脱除量为0.797~1.169 mg/m^3;取消烟气再热系统,并将3台冷却水循环泵的配置优化为20%、30%、50%后,烟羽治理系统增加的厂用电率由原来的0.161%~0.205%降至0.0566%~0.0695%。本文可为同类型机组烟羽治理系统的安全经济运行提供指导。

烟气余热回收装置的参数优化分析

针对我国电站锅炉排烟温度普遍偏高的情况,提出采用烟气深度冷却器以回收烟气余热,分析了其实施的可行性.通过建立热力计算分析模型,选取影响传热效果和投资成本的结构参数和运行参数作为分析对象,并以传热系数和折算成本作为设计参考,对烟气深度冷却器的设计参数进行优化.结果表明:选取合理的结构参数和运行参数可以有效地改善传热效果,降低设备投资成本和投资回收年限,保证节能改造的技术经济性.

低温省煤器与暖风器联合系统应用

介绍了低温省煤器与暖风器联合系统的概况及设计特点与优势,该联合系统是利用低温省煤器来加热凝结水,低温省煤器出口一部分凝结水加热暖风器,将空气预热器入口风温提高至70℃,另一部分凝结水排挤汽轮机抽汽增加汽轮机做功能力,实现节能。同时,对某300MW机组分别采用传统低温省煤器和低温省煤器与暖风器联合系统的节能效果进行了计算比较。结果表明:联合系统相比于纯低温省煤器系统多节煤约0.97g/(kW·h),节煤量主要来源于替代原有暖风器的耗汽量而产生的收益;随负荷降低,系统节煤能力减弱。

5种电站锅炉过热器用材料高温腐蚀试验研究

选取超超临界电站锅炉高温过热器用钢Tempaloy AA-1、Super 304H、TP347HFG、Tem-paloy A-3和HR3C为研究对象,在实验室真空炉中模拟实际烟气进行气相和气相-熔盐两相高温腐蚀试验.提出用腐蚀层厚度和迁移渗透深度之和作为衡量腐蚀速率的指标,分别得到5种钢的抗气相及气相-熔盐两相高温腐蚀能力.结果表明:5种过热器材料抗气相高温腐蚀的能力都很强;Tempaloy A-3、TP347HFG、Super304H、Tempaloy AA-1和HR3C5种钢的抗气相-熔盐腐蚀的能力依次增强;过热器材料的腐蚀主要是气相-熔盐两相腐蚀.

模拟气氛下硫酸露点的腐蚀试验研究

针对我国电站锅炉排烟温度普遍偏高、低温腐蚀严重的问题,选取目前应用较为广泛的抗硫酸露点腐蚀较好的Corten钢、ND钢、316L钢和GR2钢为研究对象,以20号钢和20G钢作为对比材料,分别在壁温为43℃、55℃、65℃、75℃以及85℃下对上述6种钢材进行了72h低温腐蚀试验,并通过电镜和能谱仪对试验结果进行了分析.结果表明:6种钢材的抗腐蚀能力的排序依次为GR2钢>ND钢>316L钢>Corten钢>20G钢>20号钢;ND钢是制造烟气深冷装置的理想材料;在壁温为65℃左右时,ND钢受到的低温腐蚀较轻.