超临界CFB锅炉水冷壁管分区段热应力分析

为确保循环流化床锅炉水冷壁的正常运行,以避免发生蠕变变形、高温腐蚀等生产事故。以600 MW超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉为研究对象,建立了水冷壁温度应力场数值模型。并利用分区段炉膛热力计算理论和新IAPWS-IF97公式,对运行状态中水冷壁分区段进行壁温和热应力分析。结果表明:各区段管壁温度与应力场分布变化一致,但由于工质焓值和高温烟气的交叉作用,区段5存在最高壁温与最大热应力。进一步对区段5进行传热恶化分析可得,管壁最高温度部位发生转移,且壁温与热应力最大值皆超过设计值,可能导致水冷管爆管或断裂。随后针对安全隐患,通过数值模拟方法从降低局部热负荷和控制质量流速的角度来防止锅炉传热恶化,为锅炉安全监测提供了有效建议与防治手段。

300 MW CFB锅炉旋风分离器改造数值模拟研究

旋风分离器分离性能会显著影响循环流化床锅炉的运行。为解决某300 MW循环流化床锅炉旋风分离器分离器性能差的问题,基于欧拉-拉格朗日框架,使用UGNX12.0软件对该300 MW循环流化床锅炉的炉膛、旋风分离器、返料阀按照实际尺寸1∶1建立全回路几何模型,根据实际参数设置边界条件,并通过Barracuda软件进行数值模拟,分析旋风分离器烟道入口各参数(入口烟道高度、入口烟道宽度、入口下倾角大小及中心筒插入深度)对旋风分离器效率及压降的影响;综合考虑分离器的分离效率、压降以及磨损量,提出了2个改造方案。仿真结果表明:炉膛内压力模拟值与实际值的偏差均在5%以内,模拟结果较为精确;2个方案在各负荷下均能提升旋风分离器分离性能,方案1满负荷下效率相较于较改造前提升了0.260%,压降降低了13.1 Pa,方案2满负荷下效率相较于改造前提升了0.240%,压降降低了53.7 Pa;随着负荷降低,旋风分离器效率提升逐渐不明显,在300、260和160 MW负荷下,方案1分别提升0.263%、0.178%和0.023%,方案2分别提升0.243%、0.174%和0.020%。

CFB锅炉输煤系统增设筛分破碎设施方案研究

苏晋朔州电厂循环流化床锅炉所需合格的燃煤(0~8 mm)原设计由附近选煤厂筛分破碎后直接提供,自公司2×660 MW机组投产后,因配套选煤厂供电厂煤量不足且其燃煤粒径超标,同时电厂从周边露天矿协调调入汽运煤,汽运煤颗粒度更是超标严重,造成锅炉频繁结焦、下渣口堵塞等问题,严重时造成停机事故。为严格控制入炉煤粒径,提高设备运行稳定性和经济性,针对燃煤粒径超标问题,电厂提出在厂内增加筛分破碎设施,由于电厂设计阶段未做预留,没有合适的场地可供筛分破碎系统建设。专家组经过对生产厂区进行踏勘,提出2种较为可行的方案,经分析论证,最终选择在1号转运站处向地下深挖并采用大倾角皮带等方式建造紧凑型筛分破碎楼的创新方案,有效解决了建造空间不足的问题,改善了入炉煤的颗粒度,为同类型电厂新增破碎设施改造工作提供参考和依据。

CFB锅炉掺烧气化细渣技术研究进展

煤气化渣产量大、存量多,常规的填埋和堆积处理不但占用大量土地资源,而且还存在严重的污染风险和安全隐患。本文介绍了气化细渣的组成、结构和燃烧特性,综述了残碳富集、脱水干化等气化细渣预处理方法的研究进展,从气化细渣的含水率、灰分、掺烧比例及污染物排放情况等方面分析了气化细渣掺烧对循环流化床(CFB)锅炉燃烧的影响,指出CFB锅炉掺烧气化细渣具备显著的环保和经济效益,是气化细渣实现减量化、无害化和资源化利用的主要途径之一。

CFB锅炉协同处置固体废物研究

介绍了某石化企业现有CFB(循环流化床)锅炉掺烧协同处置厂内固体废物的可行性试验情况。结果表明:CFB锅炉燃料中掺烧质量占比为4%的工业固体废物后,其废气中氮氧化物、二氧化硫、烟尘、氯化氢、二噁英、重金属等污染物排放稳定且达标,3项常规污染因子排放浓度远低于超低排放标准限值;飞灰及炉渣浸出毒性的各个指标均未超出危险废物鉴别标准,大部分指标未检出或远低于标准限值,飞灰及炉渣一般固体废物属性未改变;厂界环境空气质量监测结果显示,掺烧后未对周边环境空气质量产生不利影响。经过计算热值,掺烧2×10^(4) t固体废物可代替锅炉燃料(石油焦)约4978 t,具有明显的环境效益和经济效益。

350MW超临界CFB锅炉除渣系统控制策略优化研究

针对山西某电厂2×350 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉水冷式滚筒冷渣器在生产运行中存在堵渣、流渣、排渣超温及自动化控制程度低等问题,提出了针对除渣系统问题的运行调整要点、超前堵渣预警智能算法、冷渣器基于前馈温度变化率的智能调节方法等控制策略,应用后,由于冷渣器堵渣造成机组非计划停运次数、排渣超温(大于150℃)触发冷渣器保护跳闸次数和人工清渣频次显著减少,极大缓解了电厂生产过程中冷渣器排渣困难的技术问题,为锅炉安全平稳运行奠定基础。

CFB锅炉气化煤与白煤沫掺烧技术的研究

为了消化潞安集团内部白煤沫,决定对泉稷公司CFB循环流化床锅炉原设计的煤种进行变换,由原来的烟煤变化为无烟煤与气化煤混合掺烧,由于不同煤种对锅炉整体性能的影响比较大,专门设立了研发机构,组建了研发团队,对CFB锅炉气化煤与白煤沫掺烧技术进行研究。

某热电厂CFB锅炉脱硝氨逃逸超标分析及优化改造

电厂脱硝喷氨装置优劣直接影响脱硝的性能。氨逃逸是其重要的性能参数,它不仅和喷氨装置的喷入点位布置,也和烟道内的烟气流场分布息息相关。鉴于此,本文通过CFD数值模拟技术辅助,对某热电厂670t/hCFB锅炉脱硝氨逃逸超标进行分析,并进行优化改造,使得脱硝出口氨浓度达标排放。

CFB锅炉管式空预器改造为回转式空预器的可行性分析及应用

通过对比管式空气预热器(简称空预器)与回转式空预器的性能,提出了将中小型循环流化床(CFB)锅炉管式空预器改造为回转式空预器的提质增效方案。针对某300 MW CFB锅炉,评估了空预器改造的可行性和技术方案,并且分析了改造前后的性能参数和经济效益。结果表明:将管式空预器改造为回转式空预器可以有效降低锅炉的排烟温度,并且可以长期保证漏风率和烟风阻力的稳定,满足节能降耗的需求,同时提高了机组运行的经济性和可靠性。

大型CFB锅炉的节能提效技术探析

随着全球能源需求的日益增长和环保要求的不断提高,循环流化床(CFB)发电机组的节能技术显得愈发重要。本文旨在通过分析CFB锅炉的技术特点,提出与其有关的、针对性的优化建议和节能提效措施,以期为现有存量循环流化床机组的高效、低耗、环保运行及新建机组选型提供理论支持和实践指导。循环流化床(CFB)发电是近几十年来在国内外成功应用的清洁煤燃烧发电技术,在清洁燃烧和煤种适应性强的的双重驱动力下,循环流化床锅炉技术得到了突飞猛进的发展,参数及机组容量越来越大,但其能耗高、冷热惯性大、磨损大等缺点制约了其发展,提高可靠性、经济性贯穿了循环流化床锅炉技术发展的整个历史,随着电力体制改革的不断深入和竞价上网的推广,节能降耗已成为循环流化床发电机组提高竞争力的重要手段。

生物质CFB锅炉给料系统的优化方案

针对生物质CFB锅炉给料系统存在的给料不均而引起锅炉燃烧不稳定的问题,逐一分析了现有生物质CFB锅炉给料系统各组成部分的应用情况,并给出了各组成部分的优化方案,实现了生物质CFB锅炉给料系统的均匀性。

基于COLGWO算法的CFB锅炉燃烧系统模型辨识

建立循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉燃烧系统的准确模型对提升锅炉燃烧系统控制性能尤为重要。针对现有建模方法存在的待调节参数过多、精度不足等问题,提出一种基于莱维飞行策略的混沌对立学习灰狼优化(chaotic opposite-learning grey wolf optimization,COLGWO)算法进行建模。首先,利用混沌序列和对立学习策略改善初始种群,并引入莱维飞行策略、可调节学习衰减率和扰动因子,增加寻优速度的同时避免陷入局部最优。然后,利用350 MW CFB锅炉燃烧系统的数据进行建模,利用COLGWO算法辨识得到模型的最优参数值。最后,使用现场实际运行数据对所建模型的有效性进行验证。实验结果表明,相较于对比算法,所提算法能建立较为准确的燃烧系统模型,具有更优良的收敛性能,为系统模型的快速辨识提供了新途径。

超临界CFB锅炉深度调峰跨临界过程中水冷壁动态特性的试验研究

为了保证超临界循环流化床(CFB)锅炉具有良好的宽负荷运行特性及深度调峰的能力,对跨临界压力变化时工质与水冷壁间的动态特性进行试验研究。采用Φ25.0 mm×3.5 mm的垂直上升光管,在压力20.0~23.0 MPa,质量流速400~800 kg/(m^(2)·s)试验工况范围内开展了近临界稳态传热试验和跨临界压力阶跃动态特性试验。结果表明:近临界压力下,增大质量流速、减小内壁热负荷、降低压力都能使传热恶化发生时的干度减小,对应的流体焓值增大,使传热恶化推迟发生;跨临界压力阶跃变化时,受热管内流体可能发生传热恶化导致壁温飞升,但随着质量流速的增大温度又回落到正常值;壁温飞升点与内壁面的传热随时间依次经历传热恶化阶段,过冷沸腾传热强化阶段和单液相换热阶段;各参数对跨临界压力阶跃变化时传热恶化的影响与对近临界稳态试验的传热恶化的影响相同,质量流速减小和内壁热负荷增大会使传热恶化发生的位置提前,同时壁温飞升的数值更大。

超临界CFB锅炉灵活运行方式下的流动传热及动态特性试验研究

为了给超临界350 MW循环流化床(CFB)锅炉灵活运行提供指导,对亚临界压力下垂直上升光管内低质量流速汽水工质的流动传热及动态特性进行了试验研究。流动传热试验的压力为12.0~15.0 MPa,质量流速为350~440 kg/(m^(2)·s),内壁热负荷为135~220 kW/m^(2)。在26 MPa稳态试验基础上,通过压力阶跃减小和热负荷阶跃增加研究了垂直上升光管的动态特性。流动传热试验的结果表明:改变压力会影响饱和沸腾区的传热性能和饱和沸腾区的焓值区间;质量流速对传热性能影响仅体现在过冷区,质量流速增大过冷区的传热性能增强;增加热负荷会使饱和沸腾区的传热性能下降。根据流动传热试验数据,拟合得到了亚临界条件下垂直上升光管内汽水工质的传热和摩擦阻力关联式。动态特性试验的结果表明:压力阶跃变化量越大,试验段内的质量流速增量越大,出口比焓和出口壁温变化程度越大;热负荷阶跃仅会影响出口比焓,热负荷阶跃变化量越大,出口比焓和出口壁温变化程度越大。本研究可以为超临界CFB锅炉低负荷、灵活运行过程提供指导。

生物质直燃CFB锅炉的8种炉型及布置方式

本文归纳了目前市场上8种生物质直燃CFB锅炉的炉型及布置方式,提出了作者对不同炉型的理解,希望对业内相关人员在锅炉选型、设计方面提供思路及灵感。

CFB锅炉粉煤灰摩擦荷电特性及分选脱炭研究

脱炭是粉煤灰综合利用的前提,摩擦电选是粉煤灰脱炭的有效方式。为了探索粉煤灰摩擦荷电特性和分选脱炭的最佳操作条件,以CFB锅炉粉煤灰为研究对象,基于其物理化学、工艺矿物学特性分析,采用不锈钢、铜、铝和PVC四种材质,通过摩擦荷电试验,对焦炭和粉煤灰主要成分(SiO_(2),CaO,CaSO_(4))进行了摩擦荷电特性研究;通过摩擦电选试验,探究了给料速度、风量、分选电压对粉煤灰摩擦电选脱炭效果的影响;并采用Box-Behnken响应曲面法,对粉煤灰摩擦电选的操作参数进行了优化。试验结果表明:PVC的摩擦荷电效果较好,能使焦炭与粉煤灰主要成分的摩擦荷电量差异较大,可作为摩擦荷电器的摩擦材料;粉煤灰烧失量随给料速度的增加呈先降低后增加的趋势,随着风量的升高呈现逐渐降低的趋势,分选电压提高有利于降低粉煤灰烧失量,三个因素之中以风量对粉煤灰烧失量的影响最为显著;优化得出粉煤灰摩擦电选的最佳操作条件,即风量为70 m^(3)/h、分选电压为20 kV、给料速度为10.8 kg/h,在此条件下,粉煤灰烧失量最低,为8.45%。研究可为粉煤灰摩擦电选脱炭工业生产条件的优化提供有益参考。

CFB锅炉掺烧水煤浆气化细渣的研究和运行分析

目前我国煤化工行业多年持续发展使得国内煤气化系统细渣处理量高速增加。气化细渣经真空带式或板框过滤机过滤后含水率普遍达到40%~60%,干基残碳质量分数通常在18%~50%。煤气化细渣的无害化处理和资源化利用已成为当前国内外煤化工行业亟待解决的痛点。以水煤浆气化细渣的特性为基础,从气化细渣的残碳(热值)、含水率、掺烧比例和混合燃烧特性等方面研究了水煤浆气化细渣对掺烧的影响。陕煤集团渭化公司水煤浆气化炉气化细渣经过深度脱水干化后含水率降低到28%,输送简单方便,与原料煤掺混后混合燃料的流动性不会造成堵煤断煤,调整混合燃料的含水率和热值等满足CFB锅炉要求后,对锅炉换热效率和运行寿命影响不大。针对气化细渣掺烧进CFB锅炉的运行情况进行分析,掺烧后锅炉运行参数如床层温度、烟气氧含量、排烟温度、床层差压等变化不大;烟气中SO_(2),NO_(x)质量浓度未剧烈变化,不会影响到锅炉脱硫脱硝系统。掺烧前锅炉飞灰含碳量在10%~20%,掺烧后降低到5%~10%,证明合适的掺加量对燃烧有促进作用。气化细渣掺烧后,由于其灰分较原料煤高,进入烟道的飞灰总量将增加,在掺烧比例<15%时,布袋除尘器的设计裕量可以满足掺烧工况。将气化细渣的含水率一次性降低至28%左右,然后掺烧至CFB锅炉,可以节省细渣的处置费,并利用细渣内残碳燃烧产生蒸汽以达到节能的目的,掺烧后增加的灰渣可用于建材,经济收益和环保效益十分可观,是一条节能环保,切实可行的固废资源化利用途径。

火电厂CFB锅炉的燃烧技术优化对策

火电厂CFB锅炉是近些年被快速推广应用的全新燃烧技术之一,能够实现多次的低温燃烧,同时可以循环应用脱硫剂实施脱硫,从而大大提升脱硫效率(可以达到90%),整体燃烧效率与传统煤粉炉大体相当。近些年我国对绿色环保日益重视,针对氮氧化物的排放制定了更高的标准。虽然CFB锅炉可以一定程度上实现低氮燃烧,但是为了有效满足当今超低污染物排放的要求,需要对其进一步进行技术改造优化。以某发电厂2×300 MW的CFB锅炉为例,阐述其技术优化的内容,同时比对分析锅炉的燃烧效率,结果表明,技术优化后,锅炉的燃烧效率明显提升,同时大大了降低氮氧化物的排放量,对于进一步推动火电厂实现绿色环保发展具有参考意义。

410 t/h CFB锅炉掺烧石油焦炉内磨损预测

循环流化床锅炉是一种具有广泛应用前景的高效清洁燃烧技术,但磨损问题一直制约循环流化床锅炉的长周期运行。目前大多通过运行勘测经验积累预判磨损状况或通过数值模拟得到速度场与浓度场了解磨损分布区域,鲜有学者通过理论方法定量研究预测运行锅炉炉内不同区域的磨损状况。磨损主要受粉尘气流速度与浓度影响,基于运行数据利用流体力学软件模拟得到50组工况下的水冷壁受热面附近的飞灰颗粒速度和飞灰颗粒浓度数据,通过BP神经网络和遗传算法对某石化厂CFB锅炉掺烧石油焦建立结构为5-13-12的GA-BP神经网络的相对磨损量磨损预测模型,进而分析布风板风量、一次风风量、二次风风量、燃料量以及掺混比5个运行参数对炉膛内不同区域磨损的影响。结果表明:测试集预测结果与现场勘测的磨损状况较吻合,验证了采用GA-BP神经网络建立磨损预测模型的可行性,指导防磨运行,即在保证锅炉正常运行情况下,适当减少一定量的布风板流化风,减少密相区一、二次风以及燃料量,适当增加石油焦掺混比,可减轻炉内受热面的磨损。

220t/h CFB锅炉提质增效改造技术应用

随着“双碳”目标的提出,国内大批中小型燃煤热电联产循环流化床(CFB)锅炉机组的提质增效势在必行。通过分析一220 t/h高温高压CFB锅炉运行中存在的问题,提出了相应的提质增效技术方案。通过入炉燃料粒度优化、旋风分离器改造、炉内受热面改造、深度分级燃烧改造等技改措施的实施,使锅炉运行实现了提质增效。