60 t/h煤粉预热燃烧锅炉宽负荷运行特性研究

为满足国家“双碳”目标下煤炭清洁高效利用领域的迫切需求,在工业锅炉、电站锅炉等领域开发了煤粉预热燃烧技术。煤粉先进入流态化预热燃烧器中高温改性,再进入锅炉炉膛分级配风燃烧,从而实现了煤高效、低氮燃烧,并在1台60 t/h煤粉锅炉上进行了技术验证。锅炉侧墙对冲布置了2只预热燃烧器,单只预热燃烧器设计热功率为26 MW,以烟煤为原料,在10%~100%负荷范围开展了6个不同负荷的锅炉运行特性和NOx排放特性试验研究,结果表明:该锅炉在各负荷下运行状态稳定、良好,无助燃条件下实现了10%超低负荷稳定运行;预热燃烧器各参数合理、循环状态稳定,满足锅炉宽负荷的运行要求;负荷下锅炉燃烧效率均在97%以上,10%、20%负荷下锅炉热效率大于85%,30%及以上负荷锅炉热效率均在90%以上;通过调整配风,锅炉各负荷下NO_(x)原始排放均低于50mg/m^(3)(φ(O2)=9%)。60 t/h煤粉预热燃烧锅炉的成功示范,为煤粉高效清洁灵活燃烧技术的发展和应用提供了重要支撑。

循环流化床NOx和SO_(2)协同脱除技术试验研究

结合循环流化床后燃技术(简称“后燃技术”)和炉内喷钙脱硫技术,在0.1 MW循环流化床试验台上研究了循环流化床NOx和SO_(2)协同脱除潜力,主要研究了后燃室脱硫剂添加量对NOx和SO_(2)排放影响以及炉内添加脱硫剂时燃烧温度对NOx和SO_(2)排放的影响。结果表明:通过后燃室注入脱硫剂可以降低SO_(2)排放,能够达到一定的脱硫效果。当燃烧温度较高时,后燃技术下炉内添加脱硫剂,脱硫效果很差。通过适当降低燃烧温度可以实现NOx和SO_(2)的协同脱除。当温度为845℃时,后燃技术下炉内脱硫时可直接实现超低NOx排放,而SO_(2)排放可以降至92.09 mg/m^(3)。后燃技术下炉内低温脱硫时,如果后燃室添加适量脱硫剂,则SO_(2)排放可进一步降低,有望实现NOx和SO_(2)双超低排放,进一步降低循环流化床污染物脱除成本。

煤粉锅炉发电机组深度调峰技术进展

为实现煤粉锅炉发电机组深度调峰的安全稳定运行,该文回顾国外调峰技术的发展历程,分析国内各种调峰技术路线的发展现状以及存在的问题,并预测未来调峰技术的发展方向。国内深度调峰运行策略集中于机组燃烧侧的低负荷运行、热电联产机组的热电解耦、储能耦合调峰以及快速变负荷响应等领域。针对不同的机组类型和调峰需求,应当综合考虑多方面因素,包括调峰效果、技术可靠性和运行经济性等指标,从中选择恰当的改造路线。未来,增加灵活调节电源装机比例、开展锅炉燃烧侧预热调峰技术改造、利用先进储能技术耦合调峰等方式参与机组的深度调峰运行将有很大的应用前景。

水泥分解炉煤/生物质耦合预热特性试验

在干法水泥生产技术中,分解炉内燃料燃烧和原料分解对水泥质量和污染物排放有重要影响。与燃料直接注入分解炉燃烧相比,燃料经循环流化床预热处理后再注入分解炉燃烧不仅可以提高分解炉内燃烧性能,减少有害气体排放,同时预热处理也可以增加水泥分解炉的燃料适应性。主要研究煤与生物质混合燃料在进入分解炉前由循环流化床预热后的预热特性,即不同因素对固相预热燃料和煤气的影响。研究表明:氧碳比(单位时间内O_(2)与C的摩尔质量比)的增大会导致预热炉内反应和颗粒碰撞更为剧烈,导致预热燃料粒径减小;同时氧碳比增加会使煤和稻壳耦合预热产生的焦炭灰分增加,其他组分减少;外热源升温可明显提升CO、CH_(4)、H_(2)等煤气有效燃烧组分的生成,提高固相燃料中各组分的转化率。

半焦富氧预热燃烧特性研究

为考察半焦在基于循环流化床的预热燃烧技术中的流态化预热特性、燃烧特性及污染物原始排放特性,在基于30kW循环流化床预热的富氧燃烧试验台上,采用空气、21%O_(2)/CO_(2)、23.9%O_(2)/CO_(2)和27.1%O_(2)/CO_(2)不同预热气氛对半焦进行预热燃烧试验,探究不同预热单元气氛对半焦改性程度及其富氧预热燃烧氮氧化物的排放特性。结果表明:预热过程可使半焦的比表面积增大为原来的30倍;同温度富氧气氛预热后燃料比表面积约为空气气氛的1.3倍,且产生的预热煤气热值为空气气氛下预热煤气热值的2.25倍;预热过程对其石墨化程度及反应活性位点比例影响较小。高燃烧区氧浓度下,尾部氮氧化物排放随预热单元氧浓度的增大而增大。富氧预热燃烧技术对于超低挥发分高固定碳燃料的气相改性更有优势,高预热氧气浓度对半焦改性有利,但不利于氮氧化物的控制。

60 t/h预热燃烧锅炉纯燃热解半焦试验

我国低阶煤储量丰富,以热解为龙头的低阶煤梯级利用技术快速发展,其热解产生大量半焦,占原料煤质量的50%~70%,所含能量占原煤的80%左右,然而因半焦挥发分低,燃烧过程中存在着火稳定性差、燃尽难和NO_(x)排放水平高等问题,制约半焦燃烧利用。预热燃烧技术能较好解决上述问题,燃料首先在预热燃烧器中进行高温热改性,由一元固体燃料转化为二元高温气、固混合燃料,再送入锅炉炉膛进行高效、低氮燃烧,已在2 MW试验平台上开展了相关中试验证。为进一步验证技术效果,在一台60 t/h现役煤粉锅炉上开展了不同中、高负荷条件下纯燃半焦运行特性、NO_(x)排放特性试验,该锅炉配备了2个对冲布置的预热燃烧器。试验结果表明:热解半焦在50%~90%锅炉负荷下运行状态稳定、良好,炉膛温度分布合理;26 MW_(th)预热燃烧器各参数合理、循环状态稳定、对称性好;经预热后热解半焦在各负荷下锅炉燃烧和热效率均分别在98%、92.5%以上,实现了高效燃烧;通过调整配风,锅炉各负荷下NO_(x)原始排放均低于200 mg/m3(φ(O2)=6%),低氮燃烧效果显著。试验结果为纯燃半焦预热燃烧锅炉的设计与工程放大提供重要支撑,可直接为对冲锅炉应用提供理论数据参考。

循环流化床燃煤锅炉的SO_2和NO_x排放的试验和数值计算

文中采用数值模拟和试验相结合的方法来研究煤种对循环流化床燃烧(CFB)燃烧 SO2 和 NOx 排放的影响。在1.5MWth CFB 试验台上分别做了 5 种煤燃烧的 SO2和 NOx排放试验,根据所建 CFB 锅炉脱硫脱氮数学模型和已建与煤种相关的 CFB 锅炉总体数学模型,对该试验台炉膛内 5种煤 SO2 和 NOx 的生成和脱除进行数值模拟,其结果和试验结果吻合良好。结果表明,煤种决定 CFB 锅炉脱硫效率及 SO2和 NOx的排放。

CFBC混烧城市污泥与煤:N_2O和NO的排放

在0.15MWth CFBC试验台上混烧城市污泥与煤,当城市污泥的含水率和混烧率分别变化在30％～60％和25％～100％之间时,可以实现稳定燃烧。分析了炉膛温度和城市污泥混烧率对NO和N_oO生成浓度的影响。结果显示,在焚烧氮含量很高的城市污泥过程中,通过适当提高炉膛温度,可以控制N_2O的生成,但是NO的生成浓度主要与混烧率有关。

城市垃圾与煤在CFBC试验台上的混烧试验

城市垃圾的焚烧处理一直是人们关注的研究领域。本文详细报告了一种城市垃圾与劣质煤在0.15兆瓦CFBC试验台上的混烧试验。试验结果表明,城市垃圾与劣质煤在循环流化床中的混烧可以很好地满足稳定和高温燃烧的要求,通过添加石灰石等含钙物料可以有效地在燃烧过程巾控制SO2、HCl和二(?)英类污染物的生成。

双流化床煤气化试验研究

建立了一套3米高的双流化床煤气化试验装置,煤在鼓泡流化床中热解气化,生成的半焦送入循环流化床中燃烧,两床间采用气动控制阀连接。分别采用神华烟煤、龙口褐煤和大同烟煤进行了试验。煤中的碳转化成煤气和烟气的总转化率达到90%以上;冷煤气效率随着空气/煤比的提高而增加;采用神华煤时焦油产率可达到1.5%;采用龙口褐煤时气化效果较好,在气化炉空气/煤比为0.3 kg/kg时,冷煤气热值为10.7 MJ/Nm^3,冷煤气效率为48%。经过分析计算,龙口褐煤产生煤气中的可燃成分主要来自热解。

城市下水污泥和煤／LPG在循环流化床上的混烧试验研究

在高6000 mm、直径300mm的循环流化床上进行了含水率为79％的湿污泥与煤／石油液化气(LPG)的混烧试验。试验结果表明:无论用煤还是LPG作为辅助燃料,试验都能在设定的工况条件下稳定运行;向炉内加入石灰石的量达到钙硫摩尔比为3．4∶1时,二氧化硫和氯化氢的排放达标,脱硫效率和脱氯效率分别为75％和94％;在试验中, 烟气中NOx排放、烟气中汞含量和二恶英类排放都不超标;试验产生的飞灰含碳量低,飞灰中痕量元素的浸出毒性不超标;计算表明,如果利用余热干燥污泥和预热空气可有效地减少辅助燃料的消耗量。

690t/h循环流化床锅炉设计特点与运行特性分析

介绍了国内首台不带外置换热器的690 t/h超高压再热循环流化床锅炉的设计特点,并比较了国内外同容量等级循环流化床锅炉的技术特性,分析了不同负荷下的运行调节特性、性能鉴定试验结果和运行过程中暴露出的主要问题及其解决方案.运行与试验结果表明:锅炉主要运行参数与设计参数吻合,主要性能指标均优于或达到性能设计值;将部分过热屏改为水冷蒸发屏,并采用新型风帽结构和减少风帽数量,可有效解决过热蒸汽减温水量偏大与风帽漏渣问题,为更大容量等级循环流化床锅炉的优化设计与运行提供了参考.

固体热载体快速热解粉煤提油中试研究

在设计处理能力为10 t/h的固体热载体快速热解粉煤提油半工业试验装置上,以神木烟煤为试验用煤,考察装置的运行特性、热解特性和产物分布等。结果表明:热解煤气中H2和CH4含量较高,低位热值可达到11～15 MJ/m3。对焦油的馏程分析表明:水上油中低于350℃的馏分质量分数达到47.00%,获得的半焦挥发分质量分数低,固定碳质量分数高。

新型660MW超超临界环形炉膛循环流化床锅炉技术研究

为了解决循环流化床锅炉大型化与高参数化后带来的二次风穿透、受热面布置、多分离器优化布置等问题，提出了一种完全区别于传统矩形单炉膛与裤衩腿炉膛的环形炉膛结构，该炉型炉膛水冷壁的周界长度比常规矩形炉膛水冷壁周界长度增加30％-40％。基于冷态试验与数值计算分析，获得的环形炉膛优势炉型各循环回路间物料质量偏差不超过8％。结合炉型优化分析、炉内屏式受热面优化布置、炉型热力匹配特性及水动力安全性研究，提出了不带外置换热器、6个分离器并联H型布置的660MW超超临界环形炉膛循环流化床锅炉技术方案，锅炉结构简单紧凑，在满足炉膛传热要求的前提下，既有效降低了炉膛高度，又取消了常规的外置式换热器，提高了锅炉机组的运行可靠性与经济性，环形炉膛炉型是循环流化床锅炉大型化与高参数化发展的重要途径。

高温煤基燃料的燃烧特性及NOx排放试验研究

为探索控制煤粉燃烧时NOx的生成,参考高温空气燃烧的概念,提出将煤粉预热到800℃的高温后再进一步燃烧的新工艺,方法是借助循环流化床在低过剩空气系数下燃烧的技术预热煤粉。由于煤粉在预热过程中发生了部分燃烧,将生成物称为高温煤基燃料。在小型热态试验台上完成了第1阶段的概念性验证试验。热态试验以大同烟煤为燃料,试验台由提供高温煤基燃料的循环流化床和用于高温煤基燃料燃烧的下行燃烧室组成,下行燃烧室直径为220mm、高度为3000mm。试验结果表明:下行燃烧室内轴向温度分布比较均匀,最大温差为176℃;NOx排放值为399mg/m3(?(O2)=6%),高温煤基燃料中的燃料N向NOx的转化率为26.9%;燃烧效率达到99%。

双流化床中煤的热解特性试验研究

在双流化床试验台上，对神木煤的热解特性进行了试验研究。结果表明，在试验温度范围内，煤中的碳元素主要汇集于燃烧炉尾气，氢元素主要汇集于热解炉产物中。在热解炉温度450—850℃的范围内，热解产品质量收率随着热解炉温度的升高而上升，热解炉冷效率在550℃达到峰值。试验条件下，热解焦油质量收率在热解温度550℃时达到峰值；热解停留时间对热解焦油的产率影响不大。热解炉煤气各组分体积分数关系为：H2〉CH4〉CO〉CO2；随着热解炉温度升高，热解气体热值降低，热解气体产率升高。

煤粉预热燃烧技术研发进展

煤粉预热燃烧技术是正在研发的新型煤粉清洁高效燃烧技术,适用于工业锅炉、电站锅炉、热风炉、窑炉的新建和改造,具有燃料适应性强、NO_(x)排放低、负荷调节灵活等优点。该文对煤粉预热燃烧技术进行系统性的综述,介绍预热燃烧技术的发展历程,阐述预热燃烧关键技术研发相关成果,包括颗粒流动特性、预热特性、燃烧特性、NO_(x)排放、能质平衡和模型预测等,并对预热燃烧技术中试研究及示范工程项目进展和部署进行总结。最后,对煤粉预热燃烧技术未来的发展趋势进行展望,以期为煤粉清洁高效燃烧及相关技术领域的发展提供参考。

双流化床低温煤热解工艺探索

设计了基于双流化床理论的煤热解工艺。煤在热解炉内热解,热解产生的半焦进入提升管燃烧或气化。在一套3m高的热态试验装置上采用神木烟煤进行了热解试验,对典型工艺试验过程进行了分析。考察了温度对热解产物的影响。试验表明,在该系统中,神木煤经历快速热解过程,热解产生的半焦在提升管中高效燃烧;液态产品收率达17.7%;热解气产率为10.5%,热值为19.4 MJ/Nm3;各主要组分体积分数关系为:H2>CH4>CO>CO2。

煤粉在循环流化床高温空气下的燃烧与NO_x排放(英文)

高温空气燃烧技术具有低污染物排放的优越性能,有望应用于煤粉的燃烧。搭建了煤粉高温空气燃烧热态试验台,由下行火焰的煤粉燃烧室和提供高温空气的循环流化床组成,煤粉燃烧室内径为220mm、高3000mm。用一种烟煤做了燃烧试验,试验结果表明:煤粉燃烧室上下温度均匀;煤粉燃烧室上部的还原区当量系数为0.8时,NOx排放水平在252～294mg/m3之间,低于国家2003年制定的火电厂污染物排放标准35%～44%;循环流化床提供的高温空气中NOx的浓度对煤粉燃烧室内煤粉中的N向NOx的转化比影响很小;煤粉中的N向NOx的转化比可降低到25%。

循环流化床多联供试验台调节特性的试验研究

在一个循环流化床与移动床结合的多联供冷态试验台上,循环床与移动床之间用改进的气动分配阀控制循环物料的分配,提升管直径为400mm、高度为6000mm,移动床直径为476mm、高度为1200mm。进行了单回路运行和双回路同时运行的试验,对气动分配阀返料特性和系统压力分布进行了研究。在气动分配阀的返料临界压力范围内,在两侧存在压差的情况下,气动分配阀可以实现对循环物料在回路1和回路2之间分配的调节控制。试验结果为循环流化床多联供热态试验台的设计提供了一些经验。