某中储式锅炉水冷壁高温腐蚀特征分析

对某中储式制粉系统锅炉的高温腐蚀特点进行了详细分析,包括腐蚀区域、煤粉刷墙情况、煤粉未燃尽情况以及运行人员的习惯运行方式等.研究发现:该锅炉腐蚀最严重区域位于三次风喷口下方,而不是燃尽风喷口下方,这是与直吹式制粉系统锅炉发生高温腐蚀的一个显著区别点.另外,该锅炉腐蚀还有一个特点是沿着一次风逆时针切圆方向,从上游到下游区域,腐蚀在水冷壁管出现的位置依次为向火侧腐蚀、管中间腐蚀、管两侧腐蚀.煤粉大面积刷墙和水冷壁区域的高H2S浓度是严重腐蚀的主要原因.在刷墙处抽烟气获得的未燃尽煤粉燃尽率73.5%~80%,煤粉经炉内高温后,黄铁矿硫基本分解完毕,剩余硫主要以有机硫为主.

H_(2)S在线监测装置研发及在锅炉水冷壁高温腐蚀防治中的应用

锅炉水冷壁高温腐蚀问题一直是影响锅炉安全运行的难题。为解决锅炉水冷壁高温腐蚀的主要媒介H_(2)S需要连续测量,但当前行业内缺乏能长期运行的H_(2)S在线监测装置问题,研发了基于可调谐二极管吸收光谱TDLAS原理测量锅炉水冷壁H_(2)S的监测装置,并使用装置在某300 MW等级电站锅炉上进行了示范应用,跟踪评估了该装置的性能。结果显示,基于TDLAS原理所研发的仪器在现场投运12个月以来保持稳定运行,装置在线监测结果显示炉内H_(2)S呈现脉冲式波动特点,H_(2)S浓度高时超过1600μL/L。监测中发现,炉内H_(2)S浓度与运行调整存在较密切的关系,在升负荷过程中,由2台磨转为3台磨运行时,前后墙23.60 m平台测点处H_(2)S浓度急剧增加,从46μL/L增至822μL/L,H_(2)S与脱硫塔入口SO_(2)没有显著的关联性。H_(2)S在线监测装置的成功研发可以实现锅炉主燃烧器区域关键参数的在线监测,并作为运行人员调整锅炉运行参数的主要依据,这对于锅炉高温腐蚀监测和锅炉数字化建设具有积极意义。

基于炉膛水冷壁H_(2)S气氛场实时测量的锅炉运行监测与优化研究

为揭示锅炉水冷壁H_(2)S在不同负荷时的浓度分布、H_(2)S与炉膛组分CO和SO_(2)的关系、结焦区域H_(2)S分布情况以及运行调整对H_(2)S和NO_(x)的影响情况,指导锅炉运行,在某300 MW等级电站锅炉上安装了水冷壁气氛在线监测装置,系统研究了炉内近壁面H_(2)S、CO等还原性组分的生成规律及运行调整对炉内氛围的影响。结果表明:(1)在高负荷时炉内H_(2)S、CO整体浓度较高,并且负荷越高,腐蚀倾向越严重。(2)负荷在由高向低下降的过程中,存在一临界负荷(40%BMCR),当降至此临界负荷时,壁面气氛由还原性气氛开始转化为氧化性气氛。该炉易发生高温腐蚀的负荷范围为60%~100%。(3)总体上壁面H_(2)S与CO表现出正相关性,而H_(2)S与SO_(2)呈负相关性,但同时壁面各组分间又呈现出一定的独立性。(4)结焦区域H_(2)S平均浓度比非结焦区域高出537×10^(-6)(体积分数,下同),这与结焦区域水冷壁相较于非结焦区域水冷壁腐蚀更严重的现象一致。(5)关闭燃尽风投运层数、增加运行氧量,可以显著降低H_(2)S浓度,最高降幅可达91.4%,但H_(2)S浓度降低会引起NO_(x)增加,关一层燃尽风,NO_(x)平均上涨109 mg/m^(3)。建议在实际运行中,需要平衡好这对矛盾。

大型火电机组风机性能在线智能监控和实时预警系统研究及应用

针对当前大型燃煤机组深度调峰背景下监测预警迟滞易导致风机失速的问题,本文从热力学角度出发,重点评估风机实时运行状态;结合风机热态性能修正实验数据;利用C#语言框架搭建了一套完善的信息采集和在线智能检测实时预警平台;并在某330 MW亚临界机组上完成现场试验验证。平台运行结果表明:改进后的多点矩阵式测量设备可实现宽截面非稳态含尘流场的精准可靠测量,误差低于10%;同时可通过显示实时开度、安全裕量、流量偏差及阻力曲线综合评判当前风机运行性能,实现及时预警,为现场运行人员提供准确的数据指导,具有推广价值。

基于自学习寻优对燃煤锅炉燃烧优化的试验研究

为了使燃烧模型更准确地反演锅炉中煤粉的燃尽状态,基于遗传算法改进的神经网络模型,结合锅炉尾部烟道CO在线监测系统,构建基于自学习寻优的锅炉燃烧优化模型,建立了CO体积分数与锅炉热效率的关系。根据自学习寻优结果,对燃煤锅炉的出口氧量、配风方式和燃尽风(SOFA风)进行调整。研究发现,将出口氧量由3.0%调整至2.5%和3.5%,锅炉热效率分别提高了0.53%和0.49%;将锅炉的配风方式调整为缩腰配风和正宝塔配风方式,锅炉热效率分别提高了0.57%和0.73%;将锅炉A、B两侧SOFA风风门开度由87.4%调整为86.7%,锅炉热效率提高了0.71%,降低了热损失。

300MW亚临界电站锅炉燃烧器优化分析

我国燃煤机组采用的煤种普遍偏离设计值,导致锅炉燃烧不稳定,引发锅炉飞灰含碳量高、热效率低、燃烧器区域水冷壁高温腐蚀严重等问题,降低了机组安全性、经济性。文章通过设置高浓缩比的百叶窗水平浓淡浓缩装置、增强回流钝体、适当扩大燃烧器喷口面积等方式,对机组燃烧器进行改造,并在三种典型工况下对机组特性进行试验。结果表明,改造后机组的飞灰含碳量、NOx排放量明显降低,锅炉热效率显著提升。

600 MW亚临界锅炉燃烧器低氮改造与运行优化

对A电厂600 MW亚临界锅炉进行了燃烧器低氮改造。对61#锅炉燃烧器的改造,在燃用实际煤种的前提下达到以下效果:明显改善了水冷壁高温腐蚀现象;改善屏式过热器超温现象,减温水量下降10%以上;消除了燃烧器喷口以及四周水冷壁结焦的问题。对制粉系统进行调试实验,结果表明在600 MW负荷时可6台磨煤机同时运行,且每台磨煤机的最大出力为60 t/h;500 MW负荷时,在现有煤质下可5台磨煤机同时运行;燃烧系统改造后现场取样结果表明,炉渣碳质量分数为3.06%,飞灰碳质量分数为5.37%,均下降10%以上,且在煤质条件一样的前提下,锅炉出口处NOx质量浓度由原先的600~700 mg/m^(3)下降至300~350 mg/m^(3),有效降低了脱硝装置的成本,实现了节能环保的目的;配煤燃烧时,新疆煤与本地煤种掺混质量比大于1∶1时,可有效防止结焦。因此该次改造具有良好的推广应用价值。

350MW超临界电站锅炉一次风机建模及流场优化

一次风系统流场不均匀易引起电站锅炉两侧风机抢风,出现风量测量准确率下降、设备磨损速率加快、系统阻力增大、炉膛燃烧不稳定等问题,特殊工况下甚至诱发系统误操。通过对一次风系统模拟仿真,分析存在的问题并提出增加导流板等优化改造方案。结果表明,优化后流场分布均匀,缓解了流场紊乱和流动不稳定等问题,消除因抢风带来的风机稳定运行隐患。

燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀形成原因及防治措施

近年来,电厂为降低成本大量掺烧经济煤种,导致锅炉水冷壁高温腐蚀问题日趋严重,随着锅炉机组参数不断提高,部分机组出现了严重腐蚀,加大了治理的困难。时而发生的停机事故严重影响了锅炉的安全稳定运行,频繁的停机检修与建材更换造成了各电厂的严重经济损失,迫切需要研究切实可行的锅炉水冷壁高温腐蚀防治措施。本文系统分析了锅炉水冷壁严重高温腐蚀形成的原因及影响因素,并总结了一些当前较为先进的锅炉水冷壁高温腐蚀的防治措施及其存在的问题,以期为各电厂解决锅炉水冷壁高温腐蚀问题提供技术思路。

湿式相变凝聚器协同多污染物脱除研究

燃煤发电机组多污染物协同脱除技术将是未来火电领域的研究热点,为此研发并设计了一种高湿烟气环境中实现细颗粒凝聚和多污染物协同脱除的新型装置——湿式相变凝聚器(Wet Phase Transition Agglomerator,WPTA)。该装置经过实验室实验、中试实验和某660 MW燃煤机组全烟气工况工程实验研究,发现其具有优良的细颗粒物凝聚能力和多种污染物协同脱除性能。中试实验结果表明,经过WPTA后,烟气中颗粒物的粒度分布曲线由单峰分布演变为双峰分布,且粒径在2μm左右颗粒的峰值明显降低,粒径大于10μm颗粒的峰值呈增加趋势。660 MW机组全烟气试验结果显示,满负荷下WPTA投运,PM2.5、PM1.0脱除效率分别比不投运提高约5个百分点、15个百分点;同时实现了烟气中Hg、As、Ba、Ga、Li、Mn、Sr和Ti元素的高效脱除,其中Hg与As的脱除能力分别提高了4.18倍和2.82倍。研究结果表明,该湿式相变凝聚协同多污染物脱除技术能很好地实现燃煤机组污染物超低排放。

440 t/h燃煤锅炉低氮燃烧模式下水冷壁高温腐蚀分析

分别采用X射线荧光光谱、X射线衍射光谱、电镜扫描和能谱分析等方法,对某440t/h燃煤锅炉下层燃烧器附近水冷壁区域收集的腐蚀层进行详细表征,分析并讨论腐蚀产物的形成和痕量元素富集特点。结果表明:腐蚀内层主要含有FeS_(2)、Fe_(2)O_(3)、PbS和ZnS,但Pb比Zn富集程度高;腐蚀外层以ZnS、PbS、GaS、Fe_(1-x)S和Zn_(1.0)Al_(1.04)S_(2.13)为主,还含有少量Ga、Se、Bi等元素,但Zn与Ga元素富集程度显著高于内层;腐蚀层中Pb、Zn、Ga、Se、Ge、As、Bi、Th、Sn、Sb等元素主要通过气化-冷凝和黏附的未燃尽碳颗粒释放析出的方式到达管壁,部分元素仍存在二次气化现象并扩散至腐蚀层深处,以进一步增大腐蚀裂纹尺度。基体铁的氧化和硫化反应同时发生并相互竞争,靠近基体侧腐蚀层先发生裂缝后逐渐开始破碎。黄铁矿向外转移中会释放气态硫并生成多种晶型的磁黄铁矿,这说明气态硫在腐蚀过程中扮演重要作用。此外,沉积层中微细颗粒和气态痕量元素可能会向基体侧移动与扩散渗透,增加腐蚀内部应力进而加剧腐蚀。

掺烧生物质对660 MW燃煤机组锅炉影响研究

生物质能源是零碳燃料,在我国能源转型以及“碳中和”战略中处于极其重要的地位,基于某660 MW机组直流摆动式四角切圆超临界燃煤锅炉,开展秸秆生物质掺烧试验,研究掺烧量对燃烧特性、飞灰可燃物、锅炉效率以及水泥特性的影响。结果表明:在不新增加设备情况下,利用原有F层制粉系统可将生物质压型块粉碎、磨制后送入顶层燃烧器区域;在600 MW和500 MW负荷,掺烧生物质30、40、50 t/h(掺烧质量比为11.8%~19.7%),炉内保持正常着火和稳定燃烧,未见着火提前现象,炉膛出口烟气温度变化未超过30℃,锅炉效率始终保持在93.9%~94.1%,且掺烧生物质对NO_(x)、SO_(2)影响甚微;掺烧生物质后的粉煤灰28天强度活性指数在75%以上,且安定性、需水量、比表面积、安定性、抗折强度符合建筑用材标准。

新型湿式相变凝聚除尘、节水及烟气余热回收一体化系统性能研究

基于高湿烟气降温时大量水蒸气冷凝过程中的相变团聚和潜热释放,设计开发了集除尘、节水和汽化潜热回收一体化的湿式相变凝聚系统,并在首次独立应用后,实现了280 t/h燃煤锅炉粉尘超低排放。该系统布置在湿法烟气脱硫系统(WFGD)与烟囱之间,采用锅炉补水(除盐水)作为冷却介质,在脱除烟气颗粒物同时,实现深度节水和烟气余热回收。实际应用结果表明:在90%负荷和75%负荷2个测试工况下,该系统对颗粒物的脱除效率分别为53.05%、71.11%,颗粒物排放质量浓度均低于5 mg/m^3,最大收水量为4.32 t/h,最高回收热量为3.59 MW。

低氮燃烧模式下燃煤锅炉水冷壁沉积物与腐蚀层成分分析

低氮燃烧改造后煤粉炉内最上层燃烧器同燃尽风喷口之间区域水冷壁附近的还原性气氛变强,管壁发生硫化型高温腐蚀的风险骤增。以一台330 MW四角切圆煤粉锅炉为对象,取样收集炉内多处水冷壁区域进行了灰渣与腐蚀层元素与矿物相表征,分析炉内水冷壁结焦的原因以及管壁高温腐蚀机制。结果表明,不同位置水冷壁所黏附熔渣中Si和Al元素均主要以莫来石(Al_(6)Si_(2)O_(13))和硅线石(Al_(2)SiO_(5))形式存在,提高了灰颗粒的熔融温度;而Fe元素主要以Fe_(2)O_(3)存在,其富集度显著高于碱金属或碱土金属。B层和F层燃烧器水冷壁所在高度区域黏附层状沉积物中高度富集S、Zn元素及少量Pb元素,Zn元素质量分数高达20%,主要以PbS、ZnS和ZnAl_(1.04)S_(2.13)的形式存在。F层燃烧器高度收集灰渣表面所附着的浮灰中仍含有约7%未燃尽碳,说明该区域旋转气流存在刷墙行为;灰样由Si、Al、Fe、C、S和Zn元素构成,主要以莫来石、赤铁矿、硫化物形式存在。管壁硫化氢腐蚀层以Fe_(1-x)S、Fe_(7)S_(8)、Fe_(9)S_(10)和Fe_(3)O_(4)为主,还含有少量PbS和PbO_(1.57)。腐蚀层中Fe_(1-x)S存在多种晶型结构,可能源于当地不同的H_(2)S分压和温度。黏附灰渣中的含Zn和Pb组分主要通过气化-冷凝和所黏附未燃尽碳颗粒释放析出2种方式富集,而富硅铝酸盐和富铁颗粒则主要是通过惯性撞击和热泳沉积的方式发生黏附。

高温腐蚀锅炉水冷壁还原性气氛多组分同步测试试验

为揭示锅炉水冷壁壁面附近H_(2)S浓度与CO、H_(2)等还原性气氛浓度的关联关系,在某300 MW等级高温腐蚀锅炉上进行了水冷壁多组分气氛同步测试试验。结果发现:当CO体积分数在3.5%~13%时,CO浓度与H_(2)S、H_(2)浓度均存在较强的正相关性,CO浓度与CO_(2)浓度存在较强的负相关性。另外,CO浓度与H_(2)S浓度的正相关性与测点位置有关,随着炉膛高度增加,二者的正相关性逐渐减弱。在还原性气氛中,除了CO以外,还观察到大量H_(2),最大H_(2)体积分数为4.7%。H_(2)S浓度与H_(2)浓度也存在较强的正相关性。最后,根据同步试验结果,分别给出了CO浓度与H_(2)S、H_(2)浓度的关联关系式,可供运行调整人员参考。

煤粉工业锅炉预燃式低氮燃烧器试验研究与开发

日趋严苛的燃煤氮氧化物(NOx)排放标准对煤粉工业锅炉性能提出了较高的要求,我国现有的煤粉工业锅炉燃烧器难以通过运行优化直接达到排放标准。基于此开发了一种用于煤粉工业锅炉的新型预燃式低氮旋流燃烧器,并在25 t/h煤粉工业锅炉上进行试验,研究了一次风率、二次风配比、旋流叶片角度、再循环风(FGR)及燃尽风(OFA)对NOx排放和燃烧效率的影响。结果表明:当一次风率从7.8%增加到8.5%,NOx排放升高;随着内外二次风比从0.67增大到1.32,NOx排放升高;随着旋流叶片角度从30°增大至60°,NOx排放先降低后升高;随着FGR风率从0增加至13.3%,NOx排放逐渐降低并趋于稳定;OFA风量对NOx排放影响不显著,随OFA风量增大,NOx排放总体呈先降低后升高趋势。煤粉工业锅炉试验过程中煤粉气流着火稳定,飞灰含碳量稳定在25%以下;最佳工况的NOx排放值为171~178 mg/m 3(9%O 2),飞灰含碳14.9%,锅炉热效率91.7%。

劣质烟煤低氮燃烧模式下水冷壁高温腐蚀与硫化物沉积形成分析

大型燃煤机组超低排放改造中普遍采用炉内空气分级燃烧+低氮燃烧器改造技术,以显著降低炉内氮氧化物的生成。但随着入炉煤品质不断变差,煤中灰分与硫含量偏高,严重偏离设计煤种,低氮燃烧模式下水冷壁发生结焦与高温腐蚀的风险骤增。对某台330MW热电机组炉内分离燃尽风(seperated over fire air, SOFA)喷口与F层燃烧器之间水冷壁管表面的腐蚀层与沉积层样品进行了收集,发现管壁粘附的沉积物呈层状结构,物理剥离各层后分别进行了元素含量测定和矿物相表征,以及腐蚀层的形貌与元素能谱分析。结果表明:腐蚀层主要为多种铁的硫化物与氧化物和PbS,还含有少量As、Ge、Ga、Se和Zn等元素;水冷壁管沉积物内层和中层富集Fe、S、Pb和Zn元素,主要以FeS、FeS2、PbS,ZnS和ZnAl1.04S2.13形式存在,但Pb仅在内层富集;外层以硅铝酸盐、铝酸盐为主,含有少量硫化物。结合热力学计算可知,沉积层中Pb和Zn元素的富集,主要源于烟煤燃烧中析出的气态含Pb和Zn组分同H2S反应生成的,它们主要以冷凝和热泳沉积的方式到达壁面。沉积物中Zn和Pb富集量约是煤中Zn和Pb含量的3~4个数量级,可以用于评估炉内水冷壁管材硫化物的腐蚀程度。

1060 MW燃煤机组烟道流场性能诊断与优化

燃煤机组烟道结构和布置形式不仅决定了烟风系统阻力的大小,而且影响相关设备的运行状态。某2′1060 MW机组引风机至脱硫塔之间的烟道设计不合理,使两台并联引风机中的一台振动严重,致机壳开裂,导致机组长期低负荷运行,影响机组的可靠性和经济性。该文采用流体动力学计算软件对该部分烟道的流场进行数值模拟,分析烟道设计结构中存在的主要问题,结合现场条件提出最优改造方案。改造实施后,该部分烟道的整体阻力降低为300 Pa,并联引风机出口静压偏差低于3%,将引风机振动由4.6 mm/s以上降为2.5 mm/s左右,控制在安全运行允许的范围内。该次优化解决了引风机振动问题并使烟道阻力大幅降低,为电厂创造了经济效益。

300 MW机组双进双出磨煤机分离器改造优化

石家庄良村热电有限公司300 MW机组锅炉采用MGS4062型双进双出磨煤机,随着煤质的下降和入炉煤杂物的增多,配套的径向挡板型分离器存在严重堵塞问题,影响机组带负荷能力。通过将分离器改造为双级轴向型,并在出粉口和回粉斜管上加装杂物过滤装置,实现磨煤机正常出力条件下煤粉均匀性指数≥1,磨煤单耗下降12.2%,磨煤机出力提高36%以上;同时,煤粉中的杂物能被过滤和清理出来,避免堵塞一次风管和锁气器。

SCR脱硝系统中喷氨格栅改造研究

某公司#3炉脱硝喷氨浓度场分布不均,使得流场内分布的氨氮比(NH3/NOx)失衡,脱硝效率下降。现对#3炉脱硝喷氨格栅进行改造,以优化脱硝装置运行效果,增强喷氨均匀性。改造后A、B两侧SCR出口NOx相对标准偏差分别降至24.6%和29.1%,SCR出口NOx均匀增强。850 MW工况下氨逃逸浓度由10.75 ppm降至0.66 ppm,氨逃逸率下降95%。改造前空预器阻力平均在3.5 kPa,最高达到4 kPa;结合空预器蓄热元件改造空预器阻力稳定在1.35 kPa以下,较大程度减轻空预器的堵塞。