粉煤循环流化床锅炉0~1 mm制粉系统开发与热力计算方法

为实现粉煤循环流化床(powdered coal-circulating fluidized bed,PC-CFB)的0~1 mm给煤,借鉴传统煤粉锅炉制粉系统的设计及计算经验,开发PC-CFB锅炉0~1 mm制粉系统,其特征为采用中速磨煤机制备粉煤,利用气固分配器分离制粉乏气与粉煤的混合物,并设置备用系统以保证系统发生故障时的正常燃料供应。提出0~1 mm制粉系统的热力计算模型,确定磨煤机通风量、干燥剂配比以及干燥剂温度等关键技术指标,预测制粉系统干燥出力,并分析PC-CFB锅炉0~1 mm制粉系统的性能变化规律。研究结果表明:保持磨煤机出力、热风温度不变,在系统允许的范围内降低磨煤机出口温度,有利于降低干燥剂量,提升干燥出力;磨煤机出口温度每降低1℃,制粉系统所需的干燥剂量减少约523 m3/h,干燥出力增加约0.4 t/h。

碳中和背景下循环流化床燃烧技术在中国的发展前景

循环流化床(CFB)燃烧技术因其独特的低成本污染控制优势得到了高度重视,近年来我国在此领域的技术发展取得了长足的进步。回顾了我国CFB燃烧技术的发展历程,从最初的跟踪学习到技术创新,走出了一条适应中国国情的独立创新发展道路,先后开发出高性能CFB锅炉、节能型CFB锅炉和超低排放CFB锅炉,同时提高蒸汽参数和大型化,引领了CFB技术的国际发展。目前我国成为世界上CFB锅炉最大的设备供应商和使用者,CFB发电机组作为我国燃煤发电体系中的重要组成部分,为可靠廉价电力供应和劣质燃料消纳做出了重要贡献。碳中和条件下,煤炭作为保底能源在电力系统安全托底中不可或缺。作为低热值煤以及难燃高硫无烟煤的高效清洁发电利用的主要方式,CFB锅炉应在深度调峰和快速变负荷灵活性方面展现更大优势。结合新能源高比例消纳的调峰需求,可以开发粉煤CFB锅炉技术、探索分布式小容量高参数CFB锅炉、挖掘CFB机组0~100%负荷长周期压火与快速热态启动潜力,进一步提高CFB机组运行灵活性;在运行灵活性基础上发挥CFB锅炉燃料灵活性的优势,突破高硫无烟煤超超临界高效发电与超低排放同步实现的难题,消纳煤炭绿色开采洗选副产的劣质燃料,纯烧或者掺烧城市污泥、生活垃圾、生物质等低碳可燃废弃物,开发灵活性下的超低排放控制技术,实现CFB机组智能化,助力我国能源结构转型发展。

粉煤循环流化床燃烧技术

双碳背景下,作为燃煤发电的重要组成部分,循环流化床(CFB)燃烧技术实现了劣质燃料的高效清洁利用,也是未来参与电网深度调峰的主力。然而,CFB锅炉在负荷调节速率、深度低负荷及低负荷下的NOx排放控制、受热面磨损等方面还有较大改善空间。为此,提出了粉煤循环流化床(Powdered Coal-Circulating Fluidized Bed,PC-CFB)燃烧技术,将燃料粒度由传统的0~10 mm宽筛分分布缩减为0~1 mm的窄筛分分布,在低床存量下实现足够高的循环流率,通过流态调控化学反应,强化低氮燃烧需要的还原性气氛,并为延长细颗粒石灰石在炉内的停留时间提供了保证,同时改善锅炉燃烧性能。更为重要的是,由于燃料粒度降低,化学反应速度即热量释放变化速率得以提高;辅助以循环干预措施,可提高传热率的变化速度,二者综合可以改善负荷变化率。燃料粒度的变化必然导致床料粒度降低,显著改善了深度低负荷能力以及低负荷下的NOx排放炉内控制能力。该思想得到模型验证:当燃料粒度由常规缩减到0~1 mm时,床料粒度大幅降低,稀相区物料悬浮浓度提高,循环流率提高了约27%;炉内还原性气氛得到增强,NOx原始排放浓度降低约35%;循环系统性能的改善可延长细颗粒石灰石在炉内的停留时间,提高脱硫反应效率,在钙硫比、NOx排放相同条件下,降低了SO2原始排放浓度;同时,燃烧效率显著改善,底渣含碳量降低89%、固体不完全燃烧热损失降低52%,表明PC-CFB燃烧技术在增强CFB锅炉运行灵活性、强化低氮燃烧、提升燃烧性能等方面更具优势。

粉煤灰合成沸石去除废水中铜离子的研究

粉煤灰通过碱熔融预处理,采用水热法(HT)和微波辅助水热法(MW)均合成了单一的NaP1型沸石,研究了溶液pH值和吸附时间对两种沸石产品去除废水中铜离子效果的影响,探讨了沸石产品去除铜离子的吸附机理.研究表明,合成的两种沸石产品对铜离子具有较强的脱除能力,pH值为6,沸石用量10 g/L,吸附30 min时,铜离子去除率均可达95%以上.铜离子的吸附过程符合Langmiur吸附等温方程式,两种沸石产品的静态饱和吸附量分别为70.08 mg/g和53.30 mg/g.

气体再燃燃烧器喷口流动特性冷态实验研究

以某350 MW锅炉为原型建立冷态模拟试验台,研究气体再燃技术中再燃气体和炉内旋转气流的混合程度及气体再燃条件下实验炉内的空气动力场,并采用标准k-ε湍流模型对其进行了数值模拟.结果表明,不同的再燃风速度对炉内的空气动力场有影响.再燃风速度过小时,再燃风偏离射流轴线较早,不能射入炉膛旋转气流的中心部位;而当再燃风速度过大时,导致再燃风射穿炉内旋转气流.以上两种情况均不能对炉内气流起到很好的覆盖效果,进而影响着再燃气体和炉内气体的混合程度.

大容量锅炉屏式过热器利用系数的研究

采用三维数值计算方法,对1台660 MW超超临界Π型锅炉分隔屏和后屏过热器在5种负荷工况下的传热情况进行了模拟,并结合锅炉热力计算标准方法对两类屏式过热器的利用系数进行了修正.结果表明:炉膛火焰辐射及烟气对管屏的不均匀冲刷导致了管屏壁面传热不均匀;锅炉负荷变化对屏式过热器利用系数的影响很大,在5种负荷工况下,两类屏式过热器的利用系数均随着锅炉负荷的提高而增大.

新时期畜牧养殖中饲料的安全隐患及改善策略

在社会经济高速发展背景下,国民物质生活水平得到显著提升,对具有丰富营养价值的畜牧产品需求直线上升,促使我国畜牧养殖业在较大的市场需求下拥有良好的发展机遇。新形势下,我国畜牧养殖规模不断扩大,同时舍饲养殖成为主要模式,这就导致畜牧养殖需要有大量的饲料支持,以此保障畜牧动物茁壮成长,而随着饲料喂养不断深入,发现因饲料引起的安全问题日益增加,究其原因,饲料存在安全隐患。针对此,为有效避免饲料存在的安全隐患影响畜牧养殖业稳定发展,需要结合实际情况制定完善的解决策略,以此来确保畜牧养殖业中饲料的安全性。本文将主要分析保障畜牧养殖中饲料安全的重要性,并在此基础上探究新时期畜牧养殖中饲料的安全隐患与应当采取的改善策略,使畜牧养殖业可以安全、健康发展。

干熄焦余热锅炉过热器传热特性研究

针对干熄焦余热锅炉过热器的特点,建立描述其内部传热的简化数学模型.应用该模型对一台86.6 t/h的干熄焦余热锅炉二级过热器烟气和蒸气温度分布进行模拟,模拟计算结果与实际运行过程具有较好的一致性.并进一步分析了过热器烟气进口温度和内部不同沾污情况对过热器换热的影响.

CFB中基于赤泥催化的N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)协同降低技术路线

随着污染物排放标准越发严格,为进一步发挥循环流化床污染物控制成本低的优势,需要明晰各个运行参数和因素对N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)排放的影响规律,挖掘N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)协同超低排放的可能性。基于“十四五”规划的要求和N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)的研究现状,初步形成了一条或实现N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)协同降低的技术路线:在保证燃烧效率的前提下,选择合适的床料(如赤泥)在炉内通过催化或反应脱除N_(2)O,通过平衡赤泥中的铝铁比例,实现N_(2)O和NO_(x)的双低排放,同时由于赤泥良好的吸附能力和较强的碱性,可进一步实现SO_(2)的脱除。如必要,通过流态重构或超细石灰石等将剩余的NO_(x)和SO_(2)降至合理水平,或通过SNCR和脱硫塔分别处理剩余的NO_(x)和SO_(2),使其达到排放标准,从而实现N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)的协同超低排放。

1000MW超超临界塔式锅炉炉内水冷壁壁温计算研究

以某电厂1 000 MW超超临界塔式锅炉为研究对象,在一维分区的计算基础上,对炉内主燃烧区域进行分区,在满足工程需要的基础上简化了辐射传热模型和管内换热模型,对炉内主燃烧区进行变工况研究得出水冷壁壁温分布,并且与实测数据进行比较验证.结果表明:水冷壁壁温沿炉膛高度方向呈现双峰,沿炉膛宽度方向则呈中间高两边低的趋势;随着负荷降低,水冷壁壁温降低;模型计算数据与实测数据相比,均方根误差最大为5.38%;该模型可以预测水冷壁壁温分布,为锅炉设计和实际运行提拱技术支持.

气化条件下混煤灰熔融特性及矿物质演变规律

通过实验研究了高温气化条件下混煤灰的熔融特性及矿物质演变规律.结果表明,气化条件下混煤灰熔融温度的变化规律并不与配煤比例成线性关系,而与相应三元相图的液相线温度具有良好的相似性;随着低灰熔点煤灰的加入,混煤灰在三元相图上的位置逐渐由莫来石结晶区向钙长石结晶区移动,并在二元共晶线或三元共晶点附近熔融温度的变化最为显著,且低于周围位置的熔融温度;由于低灰熔点煤灰中含有较多的硬石膏、辉石、长石等矿物,高温气化条件下能分解成CaO、FeO等助熔矿物,这些助熔矿物能够与高灰熔点煤灰中的莫来石、石英等发生反应生成钙长石、铁橄榄石等低熔融矿物,从而降低了高灰熔点煤灰的熔融温度.

煤焦燃烧含氮硫气体生成的TG-MS定量分析

利用X射线光电子能谱(XPS),研究了神木烟煤及神木半焦中氮和硫赋存形态,并在热重-质谱(TG-MS)联用分析仪上,利用等效特征谱分析(ECSA)法对煤焦燃烧过程中的气体产物进行了定量分析,研究含氮、含硫气体在煤焦燃烧过程中的生成规律.结果表明,神木烟煤和神木半焦中有四种不同形态的含氮物质,分别为吡咯和吡咯酮氮、吡啶氮、季氮和氧化吡啶,不含胺类物质;神木半焦中各形态含氮物质的绝对含量都减小,而季氮和氧化吡啶相对含量增加;NO_x前驱物主要是NH_3和HCN,HCN的生成量要高于NH_3;神木烟煤和神木半焦含有三种不同价态的硫(S_1,S_2和S_3),+6价S_3最多,大部分硫以硫酸盐的形式存在,相比神木烟煤,神木半焦中S_3和S_1的绝对含量下降,而S_2绝对含量增加;检测到的SO_2前驱物有H_2S和COS,神木半焦燃烧过程中没有检测到COS和SO_2;神木烟煤燃烧过程中含氮、含硫气体生成量明显高于神木半焦,气体析出时间更早,气体析出时间段对应的温度区间更宽.

循环流化床燃用半焦SNCR脱硝特性试验研究

为了检验循环流化床锅炉燃用半焦时选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术的特性,在2 MW环形炉膛循环流化床试验台上开展了SNCR脱硝特性试验研究,考察了氨水和尿素溶液2种脱硝剂在不同的旋风分离器温度(反应温度)和氨氮摩尔比(NSR)时的脱硝特性。研究结果表明:循环流化床燃烧半焦时采用SNCR脱硝技术,可有效地降低烟气中氮氧化物(NO_x)排放质量浓度,氨水作为脱硝剂的效果优于尿素溶液,氨水溶液SNCR反应温度为921℃(NO_x初始排放质量浓度为350mg/Nm3),NSR达到1.77时,NO_x排放质量浓度为93 mg/Nm^3,达到了国标要求;尿素溶液SNCR反应时NH_3逃逸量相比氨水SNCR反应时小,但是有较高的N_2O排放浓度,这2种脱硝剂的脱硝反应特性存在差异;反应温度对SNCR脱硝特性影响明显,在反应温度为833℃时,氨水脱硝效率较低,而尿素溶液则无脱硝效果,在反应温度为871℃和921℃时,氨水和尿素溶液均能表现出较高的脱硝效率;随着NSR提高,脱硝效率提高,但是氨逃逸和N_2O的排放浓度也都增加。

天然气再燃还原NO_x动力学模拟及试验研究

对天然气再燃还原NOx建立了简化模型,该模型包括40种组分(基团)及111个基元反应。对900～1200℃下不同煤种采用天然气再燃时NOx的浓度变化进行了研究,试验表明主燃煤种的种类对还原NOx并不起主要的影响作用,高温能取得更好的NOx脱除效果,再燃量是保证再燃效果的重要因素。模型计算的结果与试验值趋势基本吻合。

煤焦-CO_2/H_2O气化反应过程中灰的熔融特性

利用TGA-51H型高温热天平、扫描电镜-X射线能谱研究了我国典型高、低灰熔点煤种煤焦-CO2／H2O气化反应过程中灰的熔融变化行为和熔融机制。研究结果表明：高温下煤中的灰主要在煤焦-CO2／H2O气化反应过程中的中、后期（碳转化率大于50％）开始发生熔融，且初始熔融部分的主要成分为Fe系硅铝酸盐矿物（如铁橄榄石、铁铝榴石等），随着煤灰的进一步熔融，熔融部分中Ca元素含量逐渐增加，大量钙系矿物的出现，导致了煤灰熔融进程的加速；对于同一煤种，煤焦-CO2气化反应过程中灰的熔融温度要比其在煤焦—H2O气化反应过程中的熔融温度约低50-100℃；高温下煤焦颗粒上熔融或半熔融状态的灰渣易粘附在煤焦颗粒上，从而堵塞了煤焦颗粒上的孔隙，减少了气化剂与煤焦表面的有效接触，导致高温下随温度的升高，高灰熔点煤的气化反应速率仍继续上升，而低灰熔点煤的气化反应速率则变化缓慢。

大容量锅炉炉膛对流换热与水冷壁壁温计算

以某台1 000MW超超临界塔式锅炉作为研究对象,采用区域法建立了二维小区换热模型,简化了炉内辐射换热与对流换热,对不同锅炉负荷下对流换热量占炉膛高度方向各分区换热量、炉膛总换热量的比例以及沿炉膛宽度方向水冷壁壁温的分布进行了研究,并与实测数据进行了比较.结果表明:水冷壁壁温计算值与试验值的最大偏差率为5.26%,均呈现中间高、两端低的分布趋势;对流换热量最多可使壁温计算值提高16.7K,计算精度提高3.30%;计算所得的水冷壁壁温最高值为523.5℃,未超出材料的允许温度,且有4.8%的安全裕度.

气体再燃低NO_x燃烧器的喷口射流特性

以宝钢350 MW锅炉为原型建立了冷态模拟实验台,用热球风速仪对气体再燃低NOx燃烧器喷口的流动特性进行了实验研究,并利用射流混合理论解释了再燃气体和炉内旋转气流的混合程度对NOx还原的影响.分析了再燃速度的改变对燃烧器出口区域和实验炉内的空气动力场的流场的影响,并提出了有效混合度的概念.实验结果表明,保持一次风速度为21 m/s不变,再燃气体速度为32 m/s时,再燃气体偏离射流轴线较早,不能射入炉膛旋转气流的中心部位;当再燃气体速度为48 m/s时,导致再燃气体射穿炉内旋转气流;再燃风速度为40 m/s时,射流中心夹角小,有效混合度大,混合强烈,对NOx的还原充分,可认为是最佳工况.

抛煤机链条炉增拱冷态空气流场实验与数值研究

某厂65 t/h抛煤机锅炉增设前拱后,通过数值模拟得到炉内冷态空气流场的模拟结果,并与实验测得数据相比误差较小,因此可以验证该数值模型的正确性及可靠性。并以数值模拟的结果研究增拱后炉内冷态空气动力场的特性。

抛煤机锅炉增拱前后炉内传热对比研究

分别对增设前拱的某35t／h和增设双拱的某10t／h抛煤机锅炉的炉内燃烧与传热特性进行了分析研究。分析发现增拱后有助于强化炉内燃烧，并减少锅炉的化学和机械未完全燃烧热损失，提高了抛煤机锅炉的炉膛出口烟温和热效率。

1000MW超超临界锅炉水冷壁壁温计算

采用分区计算简化大容量高参数超超临界锅炉炉内辐射、对流传热模型,研究炉膛水冷壁热负荷及壁温的空间分布情况,并与试验数据进行了对比,计算结果与试验值之间的偏差较小,最大为5.72%.该模型与算法可给出不同锅炉负荷条件下,水冷壁壁面热负荷与壁温沿炉膛宽度方向的分布规律.结果表明,水冷壁热负荷与壁温均呈现出中间高两端低的弧形分布.四角切圆燃烧锅炉火焰位置对炉内传热有很大影响.模拟计算可为超超临界锅炉的运行提供参考,预测了在材料允许温度范围内,火焰中心偏斜最大不超过2 m.