燃煤循环流化床锅炉掺烧污泥应用研究进展

利用循环流化床锅炉合理处置产量大且含有有害物质的污泥,可使其烟气中污染物排放浓度达标,因而燃煤循环流化床锅炉掺烧污泥具有广阔的应用前景。从污泥的掺烧现状、掺烧机理、燃烧工况、存在问题以及优化方案等方面对燃煤循环流化床锅炉掺烧污泥进行综述研究。煤炭与污泥混燃可实现燃料特性互补,消除单一燃料的负面特性。结合国内外燃煤循环流化床锅炉掺烧污泥相关工艺,指出现阶段我国污泥掺烧对燃烧效率、锅炉运行以及烟气污染物排放的影响,并提出优化工况的具体措施。综合认为,燃煤循环流化床锅炉掺烧污泥可实现污泥的减量化、无害化、资源化处置,需从污泥预处理、锅炉系统优化、数值模拟等多角度出发,进行系统优化设计和改造,以确保混合燃料在炉内高效燃烧、达标排放。

煤粉炉掺烧城市污泥积灰结渣与污染物排放特性

为了得到燃煤电厂掺烧城市污泥后的燃烧、结渣以及污染物排放特性,在自建一维沉降炉中,开展了5个不同掺混比例(0、5%、10%、15%、20%)下的混燃试验,并参照《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)等规定对不同工况下的样品、数据进行取样和测量。结果表明,随着污泥掺烧量增加,炉膛温度呈下降趋势,掺混比例达到20%时,炉膛顶部温度下降40℃左右;随着污泥掺烧比例增加,锅炉结渣倾向加重,燃烧生成的灰样主要成分为K-Al-Si和K-Ca-Si复合盐类;随着掺烧比例的提高,NOx的排放量呈现先增加后降低的趋势,SO_(2)的排放量逐渐降低;5种掺混比例下烟气中的二噁英与飞灰中的重金属含量分别满足《燃煤耦合污泥电厂大气污染物排放标准》(DB 31/1291—2021)与《农用粉煤灰中污染物控制标准》(GB 8173—87)要求;与纯燃煤相比,掺烧20%污泥时,可减少CO_(2)排放约0.34%。燃煤锅炉掺烧城市污泥可作为双碳战略下高效节能降碳的一种选择。

航天迈未全废锅气化炉掺烧高硫石油焦运行总结

某炼化一体化项目配套气化装置采用航天迈未全废锅气化炉(四开无备),其延迟焦化装置副产石油焦约720 kt/a。为实现高硫石油焦高效、合理、环保利用,通过对高硫石油焦性质的研究,于2023年7月在1台气化炉上开展了原料煤中掺混5%石油焦的掺烧试验,并对石油焦掺烧前后磨煤系统煤粉粒度分布、煤粉水含量、热风炉燃料气耗量、惰性气中氮氧化物含量、磨煤机排矸量、气化炉原料消耗、渣锁斗系统排渣量、原料煤/粗合成气/闪蒸酸性气中硫含量、灰水pH及悬浮物含量等方面进行了对比分析。试验表明,气化炉掺烧石油焦(掺烧比例5%)后系统运行总体上较为稳定。今后将继续在工艺气脱硫等方面进行研究与探索,以实现高硫石油焦的常态化稳定掺烧,并进一步提高其掺烧比例。

棉秆掺烧对燃煤锅炉燃烧特性影响的数值模拟研究

以某热电公司330 MW锅炉为研究对象,基于Fluent数值模拟软件对煤粉与棉秆混燃特性进行研究。以其结构参数与运行参数为依据,研究纯煤工况以及生物质不同掺烧比例、不同掺烧方式的6种工况。通过分析各个工况时炉膛的速度场、温度场、烟气组分及污染物NO的变化趋势,确定出最佳燃烧方式以提高燃煤效率,减少NO污染物排放。结果显示:相比于纯煤燃烧,掺烧棉秆后炉内主燃区温度降低,炉膛出口O_(2)含量减少,NO排放量随掺烧比例增大而减小。在掺烧方式的比较中,只在D层喷入棉秆有利于减少NO排放,其NO排放率较混合燃烧工况降低了15.2%。

基于改进贪心算法的主动配煤掺烧动态优化方法

传统的配煤掺烧优化方法缺乏动态调整能力,导致锅炉在实际燃烧过程中的效果不佳,因此,提出一种基于改进贪心算法的主动配煤掺烧动态优化方法,该方法旨在预测燃烧效率与排放环保性。为实现锅炉热损失与烟尘排放量的最小化,构建一个多目标的主动配煤掺烧动态优化模型,通过运用改进后的贪心算法来求解这个模型,从而得到最佳的优化方案。试验结果表明,经过设计方法优化后,锅炉的烟尘排放量较优化前降低了69.82%,表明该方法能够有效找到最佳的配煤掺烧比,从而显著提高锅炉的燃烧效率和环保性能。

220t/h循环流化床锅炉多煤种掺烧经济性测试与评价

目前由于当地煤炭产能不足,煤价高、电价低,火电厂生产经营困难。传统的单煤种燃烧方式,不仅燃料成本高并且锅炉效率低,为了降低燃煤成本需更精细化的实施配煤掺烧,所以需要通过开展经济性煤种掺烧试验,客观、真实的掌握在不同负荷工况、不同煤种指标掺烧条件下掺烧成本和锅炉效率,为此文中针对高、中、低三个负荷段进行变掺烧煤种经济性测试,从而确定机组最佳掺烧煤种及其比例,达到指导燃煤采购、降本增效的目的。

配煤掺烧方式主要特点及燃煤适应性研究

由于煤炭资源紧张,导致优质动力煤价格一直居高不下,各发电企业都在多措并举确保电煤采购量,力保机组长周期安全运行。配煤掺烧作为当前一种燃烧技术,配煤掺烧的要目是据锅炉设计煤质及校核煤质,通过试烧试验,锅炉长期安全稳定燃烧所能接受的煤质边界条件,确定主烧煤、掺烧煤煤质,确保电厂锅炉的经济性及安全性。本文主要分析配煤掺烧方式及其特点,包括间断性掺烧、炉外预混掺烧和分磨掺烧,并根据煤种属性对掺烧的影响,以及不同掺烧方式的环境排放和能源效率评估,通过优化配煤掺烧技术,实现了提高燃煤利用效率和减少环境污染的目标。

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。

燃煤电站掺烧污泥热力学与经济性分析

我国污泥产量逐年增加,如何对其进行无害化、资源化处理成为亟待解决的问题,拟将燃煤电站与污泥干燥系统耦合,湿污泥干燥后进行掺烧。以某典型超临界660MW机组为研究对象,在THA工况下,通过对锅炉进行热力计算和对系统整体进行热力学分析及经济性分析,研究掺烧不同含水率(10%、20%、35%、50%、65%)不同掺烧量(2%、4%、6%、8%、10%)的干化污泥对排烟温度、锅炉效率、净发电效率、湿污泥发电折合净效率和干化污泥发电折合净效率等参数的影响。结果表明:当干化污泥含水率超过50%时会导致参数恶化且随掺烧量的增加变化趋势加剧;干化污泥的含水率应控制在50%及以下,若超过此值,掺烧量应小于4%;掺烧污泥导致系统的㶲效率降低,主要原因是锅炉和干燥设备的㶲损失增加;当掺烧含水率为20%,掺烧量为10%的干化污泥时,系统经济性最好,动态回收周期仅为4.02年。

煤粉炉掺烧造纸污泥的污染物排放

燃煤锅炉掺烧是一种经济可行的污泥处置方式,由于造纸污泥有机质含量较高,采用造纸厂内已建成的燃煤供热锅炉掺烧造纸污泥,既可以减少造纸厂处理污泥的成本,又能利用污泥热能。掺烧造纸污泥可能会使锅炉产生的烟气和灰渣等固体废物中的污染物有所变化。利用造纸厂2×300 MW机组锅炉进行掺烧造纸污泥试验,检测产生污染物的变化情况。掺烧试验共掺烧造纸污泥755 t,燃煤与掺烧污泥的掺混比为22∶1,混合燃料相比燃煤热值稍下降。掺烧试验持续3 d,对烟气、干化污泥、炉渣和粉煤灰进行样品采集,共采集掺烧前3个烟气样品、3个干化污泥样品,各采集1个炉渣粉煤灰的空白样品,共采集掺烧后6个烟气样品、16个炉渣样品及50个粉煤灰样品。检测结果显示,烟气中常规性气体污染物如NOx增加1.5倍,SO2浓度略增加,检测出重金属Ni、Zn、Ba、Se、Cr、Mn、Sb、Pb、Cu,其中重金属Ba和Zn浓度较高,空白组烟气未检测出二噁英,掺烧组二噁英类平均质量浓度为1.20 pg/m^(3)(以TEQ计)。相比空白组,掺烧后炉渣中Pb浓度增加最明显,增长2.5倍;而Cu、Ni、Co、Al、Ti重金属浓度下降,空白组炉渣中二噁英质量分数为2.10 pg/g,掺烧组炉渣中二噁英质量分数为2.00 pg/g;相比空白组,粉煤灰中重金属元素Ba、Mn、As浓度增加明显,增长1.5~2.0倍,而Cu、Zn、Ni、Pb、Co、Ti、Al浓度下降,空白组粉煤灰中未检出二噁英,掺烧组粉煤灰中二噁英质量分数为2.00 pg/g。本次掺烧试验产生的污染物均未超过国家标准限值。

600 MW对冲燃烧锅炉分磨掺烧煤粉燃尽特性的模拟和试验研究

针对亚临界600 MW自然循环对冲燃烧锅炉燃用3种差异性较大的煤种,通过数值模拟结合现场试验研究了分磨配煤掺烧对降低飞灰含碳量的作用机制,建立了对冲锅炉分层燃烧混煤的燃料特性与燃尽率、飞灰含碳量的关联性,并提出了改善电站锅炉中煤粉燃尽特性的配煤原则。首先设定了3种极端的工况,以优质煤为主分别集中在燃烧器的上、中、下3层燃烧器中进行燃烧;再通过计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟发现优质煤在上层燃烧器分布且劣质煤在下层分布时,劣质煤在炉内的停留时间显著增加,其在上层高温区充分燃烧,飞灰含碳量低。同时,根据不同工况下各层燃烧器煤粉的热值、挥发分、灰分进行分析,发现热值差异性是影响其燃尽特性的主要影响因素;然后基于燃煤电厂实际运行条件,设置了更切合实际的配煤工况,并进行了数值模拟与现场试试验研究,发现各工况下呈现的煤粉总体燃尽特性符合上述规律,飞灰含碳量相比于电厂原始运行工况下降。最后得到配煤原则为:在充分考虑电厂实际运行条件的情况下,将高热值的煤种向中、上层燃烧器布置,而低热值的煤种向中、下层燃烧器分布。

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。

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。

有机固废和煤掺烧对重金属及颗粒物生成的影响研究

有机固体废弃物(OSW)中含有多种重金属,燃烧过程会随烟气排放,造成一定的环境危害,因此对OSW和褐煤掺混燃烧过程灰分中的重金属迁移和颗粒物生成特性进行了实验研究。结果表明:燃料在燃烧过程中各种重金属的释放不单取决于燃料本身的质量浓度,而且和高温作用下的化学机制密切相关;混合燃料烟气中产生Pb、Cd、As元素的含量明显低于典型燃料和校核燃料单独燃烧时烟气中产生的重金属元素含量;而Cu、Zn、Co、Mn在飞灰中均有较高质量分数;800、850℃下选用的4种燃料制得的灰分的粒径分布均大致呈现单峰正态分布;当温度升高到900℃后,除产生小粒径灰分外,还可能会产生较大粒径的灰分颗粒。

掺烧准东煤锅炉的结渣问题分析

某超临界燃煤锅炉掺烧准东系列煤,出现渣块掉落引起捞渣机过载跳闸。从煤质分析、落渣位置、炉膛吹灰试验、空气动力场、燃烧器喷口5个方面进行诊断分析,推断结渣和落渣原因,并停炉检查验证结论。结果表明,掺烧准东系列煤后,入炉煤具有中等结渣倾向,在燃烧器周界风口变形堵塞的诱导下,燃烧后的煤灰在侧边水冷壁结渣,渣块积聚后掉落引起捞渣机跳闸。结合掺烧准东系列煤的煤质特性,从运行和检修的角度提出防控措施,为相似情况的锅炉运行提供参考。

GSP干煤粉气化炉气化灰渣特性研究及其掺烧利用分析

为实现煤气化灰渣资源化、减量化、无害化利用,对某GSP干煤粉气化炉气化细渣和气化粗渣进行分析,研究气化灰渣的化学组成、粒径分布、显微结构、灰熔融特性和燃烧特性,并对其综合利用方向提出建议。结果表明:气化粗渣和气化细渣的烧失量分别为1.14%、35.15%,发热量分别为0.38 MJ/kg、10.83 MJ/kg;气化细渣和粗渣的主要化学组成是SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)、CaO,粗渣中SiO_(2)、Fe_(2)O_(3)、Al_(2)O_(3)质量分数总和为79.40%,粗渣可做建材、建工类原料使用;气化细渣的比表面积为203.01 m^(2)/g,平均孔径为5.61 nm,具备制备吸附剂和活性炭的潜质;气化细渣的燃烧失重率为34.74%,接近其烧失量,说明气化细渣具有一定燃烧反应活性;氧气浓度的增加可以明显改善气化细渣的燃烧特性。气化细渣掺烧再利用经济性分析结果表明:气化细渣掺烧不仅能够替代部分燃料煤,节约燃料成本,还可实现气化细渣资源化利用。

污泥掺烧对于褐煤灰熔融特性的影响研究

褐煤掺烧污泥能够缓解煤炭资源紧缺、实现污泥无害化处理。尤其在云南红河当地电厂实现褐煤与污泥的掺烧可以降低运输成本,快速消纳本地污泥。为了研究红河褐煤直接掺烧湿污泥的最佳比例,试验通过灰熔融分析仪、X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱分析(XRF)及灰成分计算,对红河褐煤与红河污泥按不同比例掺混后混合燃料的灰熔融特性和结渣特性进行研究。对比酸碱比、碱酸比、硅比、硅铝比和综合指数等判别指数,用酸碱比判断褐煤灰熔点的变化趋势和结渣程度效果最好。综合灰熔点下降趋势和结渣特性建议红河褐煤直接掺烧污泥的比例为5%。

填埋场陈腐垃圾筛上物热值及掺烧对焚烧炉运行工况影响研究——以云南省某市陈腐垃圾掺烧为例

依托新建成的生活垃圾焚烧厂开展了较长时间的陈腐垃圾筛分和掺烧可行性试验。通过对生活垃圾填埋场中的陈腐垃圾开挖、“滚筒筛+风选”预处理,对获得的筛上物进行组分特性分析,发现筛上物(干基)中塑料等轻物质类占比约53%,且与筛上物含水率呈负线性关系。将筛上物运至焚烧厂按一定设计比例与原生垃圾掺烧,根据各组分入炉垃圾量、吨蒸发量等数据,利用能量守恒定律计算得出筛上物的热值约6258 kJ/kg。掺烧会导致烟气处理系统中消石灰日均单耗量显著增加,但不影响尿素的日均单耗量,也会显著增加炉渣和飞灰的日均产生量。基于自动化程度较高的烟气处理系统,掺烧不会显著增高烟气污染物小时平均浓度,也未显著增加尾气排放的不稳定性,所有浓度最高值均满足相关排放标准的要求。

掺烧比对污泥与垃圾协同焚烧的影响

污泥作为城市污水处理的副产物,是一种产量高、危害大的固体废物。目前针对市政污泥的处置主要有堆肥、填埋和焚烧3种方式。随着污泥焚烧技术的深入发展,该处理方式以废物减量化程度高、能量可回收,同时能有效降低病原微生物和有机污染物质的危害等优势,已成为污泥处置的主要方法。本文结合污泥协同垃圾焚烧实际运行数据,采用理论计算、理化检测等方法,研究了掺烧比对烟气和飞灰排放指标的影响。结果表明,当掺烧比在10%左右时,烟气排放指标完全能满足GB18485-2014排放标准的要求,但SO 2指标多次超欧盟标准。每吨绝干污泥焚烧后约产生0.4 t的灰渣,其中灰量占60%,渣量占40%。当掺烧比提高时,飞灰比例增加,但飞灰比例基本在6%左右波动。

燃煤掺烧可再生燃料发电烟气多污染物协同控制研究进展

“双碳”背景下,煤电清洁低碳发展是必然趋势。通过煤与生物质、污泥、生活垃圾等可再生燃料耦合掺烧发电,能显著降低CO_(2)排放量,是燃煤电厂实现碳中和、碳达峰的路径之一。燃煤掺烧可再生燃料发电后,烟气中非常规污染物(痕量元素、VOCs等)种类及含量将增加,因此研究燃煤电厂现有的大气污染物控制装置(air pollution control devices,APCDs)的脱除能力,及未来可用于燃煤电厂的多污染物协同控制技术对于非常规污染物减排尤为必要。基于掺烧后烟气非常规污染物的排放特征,该文重点分析其在APCDs各环保设备中的迁移转化规律及净化效果,阐述为更高效控制非常规污染物的改进工艺的技术进展。进一步对污染物协同脱除资源化技术的发展现状、技术问题及工程应用进行探讨,其规模化发展仍要面临许多技术挑战。未来燃煤电厂可通过耦合可再生燃料发电、污染物的协同控制并联合CO_(2)捕集利用与封存技术,助力实现“减污降碳”目标。