循环流化床锅炉纯氨燃烧排放特性模拟

基于循环流化床(Circulation Fluidized Bed, CFB)技术的纯氨燃烧有望高效、低成本地解决氨燃烧面临的火焰传播速度低、燃烧稳定性差等问题,从而助力基于可再生能源的无碳燃料的消纳利用。构建了氨燃烧CFB整体数学模型,同时考虑了氨的均相反应及异相催化反应,探究了纯氨燃烧CFB锅炉的氨逃逸、氮氧化物等排放特性,并分析了床温、过量空气系数、空气分级、燃料分级等运行参数对排放特性的影响。结果表明:直接将常规燃煤CFB锅炉结构与运行策略应用于纯燃氨CFB锅炉会导致较高的氨逃逸与氮氧化物排放体积分数,而适当调整运行参数可以显著改善排放特性。

W火焰锅炉全烧烟煤一体化改造方案

在役的燃用低挥发分煤W火焰锅炉普遍存在炉效低、NO_(x)排放高、结焦严重等问题,在双碳目标和“三改联动”背景下急需提升可靠性、经济性和环保性。某电厂进口350MW亚临界W火焰锅炉机组实施了全烧烟煤的一体化改造,涵盖制粉系统、燃烧系统、锅炉受热面改造等方面内容。改造后锅炉运行良好,炉膛不结焦,锅炉效率由改造前91.64%提高至94%以上,锅炉出口NO_(x)大幅降低,调峰能力满足30%负荷深度调峰需要,机组总体性能显著提高。

光热-跨临界压缩二氧化碳储能循环动态特性研究

为了改善新能源发电波动对电网的影响,提出了一种光热-跨临界压缩二氧化碳储能(transcritical compressed carbon dioxide energy storage,TC-CCES)循环集成热力系统,采用模块化机理建模方法,基于能质平衡关系分别建立TC-CCES系统与光热系统的动态数学模型,获取TC-CCES系统在储释能阶段关键参数的动态响应曲线。研究结果表明,系统的储能密度达到28.43 kW/m3,储能效率与循环效率分别为58.01%和60.85%,动态数学模型的最大误差均小于5%。此外,太阳直射辐射变化促使系统热源温度变化,而系统负荷对热源温度变化非常敏感,热源温度升高2.29%,换热器负荷升高3.36%,而且在某地区四季典型日冬季比秋季机组负荷低了23.9%。提出的动态数学模型可用于分析太阳能发电的动态特性,可为控制系统的设计提供理论参考。

氨煤混燃气相中NO生成的化学反应动力学分析

氨煤混燃涉及复杂的化学反应过程,是否会加剧氮氧化物的生成是倍受关注的问题。通过化学反应动力学计算方法,研究了氨煤混合燃烧的气相反应中NO生成和还原的反应路径,以及不同因素对NO生成的影响。结果表明:温度T=1300℃、过量空气系数α=0.84时,相较于纯煤燃烧,掺氨比例为0.3时能够降低反应器出口NO体积分数96.5%,原因是此工况下氨分解产生大量的NH_(2)和NH等自由基,其还原反应的反应速率更快,从而使含N基元向N_(2)转化;T=1300℃下,掺氨比例为0.3时较为合适,此时反应器出口的NO和NH_(3)体积分数均较低;小比例掺氨燃烧会增大NO的生成速率和NH_(3)的分解速率,导致反应器出口NO体积分数增大,且温度越高,该现象越明显;α<1的还原性气氛和较低的温度(T≤1300℃)能够有效降低NO的排放。

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。

浅议工业锅炉检验过程中存在的问题及对策

工业锅炉作为工业生产中的一个重要机器,在工业体系中发挥着关键的作用。定期检验对于锅炉来说,尤为重要,笔者从事锅炉检验10年以来,遇到了不少问题,也积累了不少经验,本文将从定期检验入手,总结了检验遇到的问题并提出了对策。

660MW超临界直流锅炉水冷壁动态特性仿真研究

为研究锅炉水冷壁的动态特性,将水冷壁划分为多个模块,区分了沿高度方向与沿周向的热负荷不均匀情况,建立了660 MW超临界锅炉水冷壁区域的动态仿真模型。研究了水冷壁不同墙在热负荷变化下的壁温分布,对比了不同边界条件阶跃下水冷壁的响应特性,考察了变负荷过程中水冷壁的水动力与壁温特性。结果表明:后墙热负荷变化只会影响后墙水冷壁与凝渣管处的壁温;当后墙热负荷上升到锅炉最大出力的1.5倍时,凝渣管出现超温现象;当热负荷、入口质量流量与入口工质温度分别阶跃降低10%时,汽水分离器处出口汽温分别变化-7.97 K、+11.57 K和-19.97 K,即入口工质温度变化对汽温的影响最大;升负荷过程中汽温先上升后下降,降负荷过程中汽温先下降后上升。

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。

350 MW超临界流化床机组深度调峰研究与应用

【目的】为掌握超临界循环流化床机组的深度调峰能力,科学参与辅助服务市场,有必要对存量机组深度调峰性能深入研究。【方法】从安全性、经济性及环保性3个维度分别开展了40%和30%额定负荷连续试运行、锅炉燃烧优化调整、锅炉效率和汽机热耗率性能测试,实施了给水泵单泵运行、压力曲线优化、锅炉氧量、床压调整等10余项优化措施。【结果】实现了连续12天30%额定负荷连续运行,40%和30%额定负荷深度调峰对煤耗的影响分别约为52、72 g/(kW·h)。【结论】350 MW等级超临界循环流化床机组具有良好的深度调峰能力,不需改造30%额定负荷工况,不需投油稳燃且锅炉保持较高效率,汽轮发电机组本体、热力系统、辅机设备等监视参数正常,主要烟气污染物实现超低排放。

基于时序数据集划分和时序交叉验证优化燃煤锅炉NO_(x)建模

针对氮氧化物NO_(x)生成量进行机器学习建模。因燃煤锅炉系统具有时序特性,为了克服常规机器学习流程中随机数据集划分方式对时序数据集划分产生的测试数据泄露问题,提出使用时序数据集划分和时序交叉验证方法对燃煤锅炉NO_(x)建模进行优化。使用基于贝叶斯方法的超参数优化算法,对模型的超参数进行搜索和优化。当使用时序交叉验证评价作为超参数优化的目标函数时,每组超参数评估的总耗时最高减少94.19%。在实际应用中,时序划分方式得到的模型平均绝对值误差比随机方式得到的模型平均绝对值误差更低,支持向量机、多层感知器和弹性网络回归模型平均绝对值误差分别减少18.49%、1.57%、0.73%。相比于随机划分方式,时序划分方式的预期精度与模型实际精度之间的误差更小,预期均方根误差与实际均方根误差间的相对误差最大减少235.32%,时序划分方式能够更准确地得出模型NO_(x)生成量的实际精度。

水泥回转窑富氧煤粉燃烧数值模拟的优化

水泥生产是一种高二氧化碳排放的过程,其中煤粉燃烧产生的碳排放是水泥回转窑碳排放的重要组成部分,富氧燃烧技术在电站锅炉碳捕集利用方面的优势使得其在工业炉窑中的应用受到了广泛关注。前人对水泥回转窑富氧燃烧改造后炉内组分体积分数和燃烧特性进行了研究,但针对水泥回转窑富氧燃烧改造后与原有空气气氛下传热特性的匹配方法并不完善。为了获得在保证水泥生产质量条件下对水泥回转窑进行富氧燃烧改造的最佳策略,采用计算流体动力学(CFD)软件对500 kW水泥回转窑燃烧试验炉富氧煤粉燃烧进行了三维建模,研究了总体氧气体积分数(25%~35%),恒定总体氧气体积分数条件下一、二次风的氧气分配方法和二次风预热温度(650~950℃)对炉内传热特性和火焰长度的影响。模拟结果表明,在富氧燃烧气氛下,不同总体氧气体积分数下的火焰长度相对于空气气氛增加了5%~8%。炉内峰值温度和热通量随着总体氧气体积分数增加显著提高,当总体氧气体积分数分别为29%和35%时,总体热通量和炉内峰值温度与空气气氛相同。保持总体氧气体积分数为29%,改变一、二次风氧气分配方法时,当一次风氧气体积分数从0增加至80%,总体热通量与空气气氛下热通量的差异的变化范围在3%以内。并且当一次风氧气体积分数为60%时,在保证总体热通量与空气气氛下的总体热通量基本一致的同时,可以进一步降低与空气气氛下的沿程热通量差异。在总体氧气体积分数29%,一次风氧气体积分数60%时,当二次风温度从650℃升高至950℃时,总体热通量和火焰长度分别增加16%和4%,二次风温度为720~760℃时可以实现与空气气氛相同的炉内总体热通量匹配。

基于改进混沌算法的供热机组热电负荷优化分配系统

热电负荷拟合效果不佳会导致供热机组实际耗能量大幅增加,为此,该文设计基于改进混沌算法的供热机组热电负荷优化分配系统。按照主供热单元连接形式,实现热电负荷循环模式规划,确定热电负荷优化布置标准。根据混沌指数计算结果,求解改进罚函数,完成对混沌算法的改进,构建供热机组热电负荷分配的数学模型,并设计负荷分配模型的约束条件,完成供热机组热电负荷优化分配系统设计。实验结果表明,热电负荷参量与标准拟合曲线之间的误差不会超过30%,可以解决因热电负荷拟合效果不佳导致的供热机组实际耗能量增加的问题。

纯烧准东煤循环流化床锅炉变工况运行特性试验研究

准东煤中碱金属和碱土金属含量高,在燃烧过程中极易引起受热面严重的结渣沾污问题,影响锅炉的安全稳定运行。循环流化床锅炉具有燃料适应性广、低氮氧化物排放、负荷调节范围宽等优点,并且,循环流化床锅炉中燃烧高碱煤被认为是解决结渣沾污问题的有效手段,从而得到了广泛的应用。为了分析纯烧准东煤循环流化床锅炉不同负荷运行特性,在325t/h纯烧准东煤循环流化床锅炉上开展试验。结果表明:锅炉在各负荷下床层温度分布均匀,锅炉运行期间保持较高的效率,说明循环流化床锅炉具有较好的负荷适应能力。随着锅炉负荷的增加,密相区床料流化效果显著提升,炉内上下温差逐渐降低。此外,锅炉低负荷运行时,炉膛出口烟气温度低,需重点关注低负荷汽温的问题。

燃煤机组灵活性改造成本及效益分析

当前的电力辅助服务市场机制使燃煤电厂由传统提供电能的主体性电源逐步转变为容量可靠、调节灵活性强的基础性电源.燃煤电厂现有的调峰收益基本能覆盖由于灵活性改造所带来的成本增量.分别选取燃煤电厂不同参数空冷和湿冷机组为研究对象,从技术改造成本、煤耗成本、机组寿命损耗成本、电力辅助服务市场收益以及环境收益等方面对灵活性改造收益进行分析,通过结合经典案例并给出成本和收益的经验公式,量化分析灵活性改造后的燃煤机组对电网灵活性产生的效益.

锅炉运行节能降耗工作的管理与实践

随着我国社会和经济的快速发展,各个产业对电能的需求量也越来越大,因此,电力工业市场化的发展也越来越快。为了在市场上取得优势,必须对锅炉的生产成本进行有效控制,而锅炉运行节能降耗工作对于能源的有效利用和环境保护至关重要。主要分析了锅炉在实际运行中的节能降耗等问题。首先对锅炉运行节能降耗工作的重要性作了阐述,然后分析了锅炉运行节能降耗工作存在的问题,最后部分介绍了余热回收技术、辅机节能降耗技术、入炉燃料的节能技术,以及变频调速技术等锅炉运行节能降耗技术,并提出了在锅炉运行节能降耗工作管理方面的有效策略。通过实施这些技术和管理策略,可以显著提高锅炉的能源利用效率,降低能耗,达到节能降耗的目标。

燃煤机组脱硝系统速度场与浓度场协同优化

某300 MW火力发电机组超净排放过程中,存在深度调峰时机组效率降低、空气预热器堵塞、氨逃逸过高等问题。通过冷热态摸底实验对选择性催化还原(SCR)脱硝系统进口流场和出口截面氮氧化物(NO_(x))浓度进行评估诊断,提出系统高效运行的应用方案,采用计算流体力学(CFD)软件进行数值模拟,并且通过冷态物理模型对解决方案进行论证。工程实践应用结果表明:协同优化可以取得较好的烟气流动分布且维持脱硝系统较低的压降,第一层催化剂入口的速度相对标准偏差降低至10.79%,脱硝系统总压降小于600 Pa,供电煤耗率降低0.3 g/(kW ·h),具有较好的节能减排效益。

超超临界双切圆燃烧锅炉多煤种掺烧下水冷壁结渣特性的数值模拟

对某1000 MW超超临界双切圆燃烧锅炉水冷壁结渣特性进行数值模拟,探究多煤种掺烧对水冷壁结渣特性的影响规律并提出减少结渣的配煤原则。数值模拟结果表明:双切圆燃烧锅炉在燃烧时形成反向相切的双椭圆,长轴所对燃烧器近壁面温度水平较高,结渣倾向较高;当与煤种Ⅲ(高热值低灰分)、煤种Ⅱ(中等热值中等灰分)掺烧时,煤种Ⅰ(低热值高灰分)的入炉比例大于40%,炉膛各部位结渣倾向显著提高;煤种Ⅰ入炉比例为20%的工况能满足安全运行需要;配煤位置显著影响颗粒沉积的部位及沉积速率:当多煤种掺烧时,将煤质特性较差的煤种置于较低层燃烧器更为合理,煤种入炉比例相同时,调整入炉位置可以降低10.17%的颗粒沉积量,从而降低水冷壁结渣倾向。

声波激励下W型火焰锅炉燃烧特性的试验研究

为探究声波助燃技术在W型火焰锅炉中的应用潜力,试验研究了实时负荷为315 MW的W型火焰锅炉在声波激励作用下的燃烧特性。在锅炉主燃区、燃尽区分别交错布置12台和4台声波激励装置,每3台1组循环投运,驱动声波激励装置工作的电机频率为35 Hz,相应进气压力维持在0.35~0.47 MPa。试验中,通过电厂集控室集散控制系统(DCS)监测记录了脱硝塔A/B侧进口NO_(x)质量浓度、脱硫装置进口SO_(x)质量浓度和机组煤耗的变化。结果表明:投入声波激励装置后,脱硝塔A/B侧进口NO_(x)质量浓度分别下降了6.08%、5.47%,SO_(x)质量浓度下降了1.24%,机组平均煤耗下降了1.5 g/(kW·h);对省煤器和空气预热器出口的灰分采样分析发现,与无声波激励的情况相比,飞灰含碳质量分数分别下降了1.64%和1.70%,声波助燃技术能有效提高W型火焰锅炉的热效率和降低污染物排放。

低热值气体旋流燃烧器燃烧特性的数值研究

针对我国低热值气体产量大、热值低、着火难、火焰稳定性差的问题,基于分级燃烧的思想设计了一款低热值气体燃烧器,其中心形成富燃的稳燃火焰,外围产生旋流燃烧火焰,在燃烧器出口设计了稳燃扩口,实现了低热值气体单燃烧器稳定燃烧。采用数值计算方法,建立了燃烧器计算模型,研究了预热温度对低热值气体燃烧器燃烧特性和污染物排放特性的影响,分析了空气预热和低热值气体预热时的速度场、温度场和NO排放情况。结果表明:随着预热温度的升高,最大回流速度增大,炉膛出口NO体积分数逐渐升高,低热值气体预热对燃烧的影响强于空气预热。

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。