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。

暖风器集箱系统并联管组流量偏差因素的研究

低温省煤器与暖风器联合循环系统是一种能够有效提高机组效率、解决空气预热器堵塞问题的系统,目前在不少电站锅炉上已有应用,取得了较好的效果。但是,在实际应用中,该系统普遍存在流量分配不均匀的问题,尤其在北方冬季会出现暖风器换热管由于流量偏差而导致的冻裂现象,严重影响设备的安全运行。针对该问题,从暖风器内工质流量分配的机理入手,分别建立了基于FLUENT平台的数值计算模型和基于Visual Basic 6.0平台的水动力计算模型。通过大量的计算对比,深入分析了热负荷、工质侧重力、工质流速、管间距、进出口集箱布置位置等参数对换热管流量不均的影响。研究结果表明:随着热负荷的增加,流量偏差显著增大;随着集箱高度的增加,集箱内重力影响增大,流量偏差也会明显变大;随着流速的增加,强制流动在集箱内的作用逐渐增强,弱化了集箱内的重力影响,流量偏差变小。热负荷和重力的耦合作用是导致暖风器内流量偏差的主要原因。最后,基于计算分析的结果,提出了抑制流量偏差的几种方案。研究成果为暖风器的合理设计和解决暖风器换热管冻裂问题提供了有力的技术支持。

两类锅炉灭火原因诊断分析及解决对策

分析了大武口发电厂 1号锅炉和华能北京热电厂 2号锅炉两类原因截然相反的锅炉灭火事件。在诊断试验的基础上 ,提出对氧量过大引起的灭火可采取降低一次风速和氧量 ,以及缩腰配风的运行方式 ;对严重缺氧引起的灭火可通过提高燃烧器出口过量空气系数、一次风煤比以及磨煤机出口风温解决。经过上述处理后这 2台锅炉再未发生过类似的灭火现象。

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。

1025t/h锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及解决措施

针对某发电公司300MW机组1 025t/h锅炉进行的燃烧调整试验表明,水冷壁产生高温腐蚀的主要原因是一次风动量偏低,刚性不足,在壁面处形成了较强的还原性气氛所致。通过增加周界风风量,提高了一次风射流动量,使水冷壁高温腐蚀缓解。此外,优化二次风配风方式可有效改善水冷壁壁面气氛,建议AB/BC/CD/DE二次风挡板按缩腰配风方式运行。对于防止水冷壁大面积的高温腐蚀,贴壁风的作用非常有限。

高硫煤机组低低温省煤器SO_3协同脱除试验研究

低低温电除尘技术在高硫煤机组应用的安全性亟待验证。为此,在某600MW高硫煤机组锅炉上搭建了低低温省煤器试验台,进行了SO_3、烟尘协同脱除试验。结果表明:不同试验煤种条件下,烟气中SO_2向SO_3的转化率基本相同,约为1.5%;当低低温省煤器试验段出口烟温低于烟气酸露点时,SO_3协同脱除率为70.9%~91.9%,脱除效果较为显著;当烟尘浓度足够大时,SO_3脱除率随灰硫比下降而增加,当灰硫比大于150时趋于稳定;不同出口烟温对SO_3脱除率无明显的影响;试验段出口烟尘经吸收SO_3调质后,在低低温省煤器出口烟温条件下烟尘比电阻量级降至高效除尘范围1.08×10~9~5.1×10^(10)Ω·cm,这有利于提高电除尘效率。

细煤粉再燃技术在我国燃煤锅炉上的首次工程应用

针对北京市某台 6 5t/h煤粉炉的实际情况 ,国电热工研究院根据多年的研究成果 ,在低NOx燃烧器和空气分级燃烧技术的基础上 ,设计了细煤粉再燃脱硝系统 ,应用后使该炉NOx 排放浓度降低了5 6 .5 %。实践证明 ,该系统结构简单 ,运行操作方便 ,投资费用和运行成本低 ,是一种适合我国国情的高效低NOx 燃烧技术 ,具有较广的应用前景。

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。

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。

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。

低温再热器磨损泄漏及再热汽温偏低原因分析及改造

国内电厂普遍存在再热蒸汽温度偏低、低温再热器磨损等问题。对此,拟采用减少低温再热器管排数和烟气流速,并将低温再热器下部几组光管更换为H型鳍片管等方法进行改造,经系统热力计算、阻力计算、H型鳍片管受热面计算、低温再热器侧空间核算等校核验证,认为该改造方案切实可行,且便于实施,可从根本上解决低温再热器磨损及再热蒸汽温度低的问题,提高了电厂运行的安全性和经济性。

凝结水喷淋装置在分离式低温省煤器与暖风器系统中应用

针对凝结水喷淋装置工程应用少、系统设计和运行优化经验不足等问题,介绍了凝结水喷淋装置的设计特点、优势以及在分离式低温省煤器与暖风器系统中的应用。该分离式低温省煤器与暖风器系统中,凝结水经暖风器冷却后回水方式有2路,提高了系统可靠性和稳定性;经暖风器冷却后的部分凝结水通过喷淋装置雾化喷入汽轮机排汽管道后,可以冷却部分乏汽、降低背压、节省煤耗,降低部分7号低压加热器抽汽量,增加系统节能收益。以某600 MW空冷机组为例,对不同工况下凝结水喷淋装置的经济性进行了计算分析。结果表明:同一负荷下凝结水喷淋装置的总节煤量随着环境温度的升高呈现先升高后降低的趋势,且暖风器出口水温越低,喷淋装置节煤量越高;建议暖风器出口水温与空冷塔内乏汽饱和温度差值在5℃以上时投运凝结水喷淋装置。该机组实际工程中凝结水喷淋装置全年平均节煤量为0.141 g/(kW·h),静态投资回收期4.41年。

燃煤锅炉的选择性催化还原烟气脱硝技术

燃煤电厂不仅要控制SO2的排放,而且要控制NOx的排放,否则NOx必将成为电力行业的第一大酸性气体污染排放物。为此,介绍了燃烧后烟气脱硝技术———选择性催化还原(SCR)脱硝技术,并就其化学反应机理、工艺流程、系统的主要设备、影响SCR脱硝效率的主要因素、脱硝装置对锅炉的影响和国内外SCR脱硝的应用情况进行了详细阐述,预测了SCR脱硝技术的未来应用。

改进BP神经网络在低氮燃烧优化中的应用

基于燃煤锅炉低氮燃烧优化试验数据,建立了预测NOx排放浓度和锅炉效率的改进BP神经网络模型,通过样本学习,该网络可以精确描述锅炉运行参数与NOx排放浓度和锅炉效率之间的非线性映射关系。仿真结果表明,网络的NOx排放浓度和锅炉效率预测值的相对误差分别小于3.92%和7.6%,能够描述NOx排放浓度和锅炉效率随SOFA风门开度和运行氧量变化的规律,而且预测精度高、泛化能力强,可为燃煤锅炉低氮燃烧优化提供指导。

LNB改造后燃烧器烧损及NO_x排放高原因分析

以某电厂为例,一期1、2号锅炉在低氮燃烧器(low-NOxburner,LNB)改造后,燃烧器设备先后出现烧损问题,且1号炉NOx排放较2号炉高约100 mg/m3,危及锅炉运行安全及脱硝设备正常投运。针对上述问题,从改造方案、设备制造及运行方式等方面分析了原因。发现:(1)2号炉改造设计没有考虑煤种变化,采用了常规稳燃措施,同时运行期间周界风开度小,导致燃烧器区域出现局部高温,燃烧器防磨陶瓷脱落引起煤粉堆积,并在一次风室内燃烧导致燃烧器烧损;(2)1号炉燃烧器制造过程中各喷口间空隙未按设计要求封堵,煤粉被负压回流带入燃烧器隔板堆积燃烧,导致燃烧器烧损。同时,喷口间隙未封堵造成燃烧器二次风漏风严重,降低了空气分级效果,导致NOx偏高。在原因分析的基础上,采取了相应改进措施。结果表明,改进措施有效解决了1、2号炉出现的问题,可为其他电厂类似问题的解决提供参考。

FW型W火焰锅炉低氮燃烧系统改造数值模拟

针对FW型W火焰锅炉燃尽性差、飞灰含碳量高、NOx排放浓度高等问题,提出了高效低氮燃烧系统改造方案,并以某FW型W火焰锅炉为模型进行了数值模拟计算,对比分析了低氮燃烧系统改造前后炉膛空气动力场、温度场、煤粉颗粒轨迹及NOx分布特点。结果表明,改造后NOx排放浓度由1 158.9mg/m3降至793.4mg/m3,炉膛出口烟气温度由1 126℃降至1 075℃,炉膛温度分布均匀,减温水流量和蒸汽温度偏差减小,提高了锅炉燃烧的稳定性和安全性。

褐煤锅炉SCR入口烟温高和制粉干燥出力不足问题分析及改造

针对褐煤锅炉普遍存在的SCR入口烟温高和制粉系统干燥出力不足问题,在分析比较各种技术改造方案的基础上,提出了在省煤器前增加旁路烟道,在旁路烟道内分别增加热一次风再加热管式空气预热器和低压省煤器在降低烟温的同时加热热一次风的综合优化改造方案,该方案经系统热力计算、制粉系统干燥出力计算、管式空气预热器核算、低压省煤器核算等,证明安全可行且高效经济。在某褐煤锅炉实施后,发电标准煤耗降低了4.14g/(kW·h),改造总静态投资1 536.9万元,约4.3年可收回投资。

烟气再热器腐蚀原因分析及对策

针对某电厂烟气再热器的结构设计及腐蚀情况,对换热管和框架腐蚀产物进行了检测,并分析了烟气再热器的腐蚀原因,认为烟气中的雾滴质量浓度较高和Cl-离子质量浓度较高是造成ND钢和316L腐蚀的主要原因。对此,提出了在设计时采取烟道保温和缩短烟气流程来减少烟气冷凝水量,利用节水型湿式除尘器和蒸汽快热段减少进入烟气再热器的雾滴质量浓度,将烟气再热器的材质全部升级为双相不锈钢2205等措施,以提高烟气再热器的寿命。

燃煤特性对空气分级燃烧NO_x排放影响的研究

以空气分级低氮改造后的切圆燃烧锅炉为对象,研究、分析了燃煤挥发分Vdaf、灰分Aar、水分Mt和燃料氮Nar对NOx生成量的影响规律。研究表明,挥发分和水分与NOx负相关,灰分和燃料氮与NOx正相关,NOx随着挥发分和水分增加而减小,随着灰分和燃料氮的增加而增加。在燃烧初期各类有利于煤粉着火、降低温度水平及降低氧量水平的因素都有利于降低NOx排放。