基于自发辐射分析的高碱煤燃烧炉内在线监测技术研究进展

准东煤等高碱煤在新疆地区储量巨大,但其富含的碱金属元素极易导致炉膛受热面沾污、结渣等问题,会影响锅炉运行的安全性,研发高碱煤高效清洁燃烧发电技术对实现“双碳”目标有重要意义。总结了基于自发辐射分析的高碱煤燃烧炉内在线监测技术的研究进展,重点介绍了发射光谱技术、自发辐射图像处理及成像技术在高碱煤燃烧监测领域的研究现状及应用情况,进而对其发展趋势和动态进行探讨。发射光谱技术通过对火焰发出的不同波长光谱辐射信号进行处理获取温度与组分,近期,已广泛用于测量工业炉膛燃烧火焰温度和气相碱金属质量浓度,并基于此对炉内结渣趋势进行定性判断。自发辐射图像处理及成像技术具备信号空间分布的解析能力,利用CCD、CMOS等面阵传感器获取炉内自发辐射图像,基于图像处理与热辐射成像原理,结合辐射反问题求解方法,可以获得燃烧场在三维空间的温度分布以及二维壁温分布,使结渣的三维可视化监测成为可能。未来需基于发射光谱技术、自发辐射图像处理及成像技术对二维或者三维的受热面结渣沾污进行监测,结合炉内燃烧温度与气相碱金属质量浓度等参数分布,建立高碱煤燃烧受热面结渣沾污的定量判断指标,最终达到对受热面结渣沾污在线预测的目标。

基于辐射图像处理的壁温分布监测实验研究

大型工业炉窑燃烧监测可简化为封闭空腔体系内的辐射换热问题,精确定量其边界辐射特性是开展后续辐射逆问题研究的基础,而这需要解决壁面辐射与空间辐射相互耦合的难题。通过引入基于蒙特卡洛的DRESOR法来精确求解封闭空腔内部辐射传热方程,解耦了计算边界处检测能量中分别来自空间辐射和壁面辐射的份额,并比较了温度分布和辐射物性参数对壁面辐射贡献份额的影响,最后实验验证了利用边界检测辐射信息反演壁面温度的可行性。本研究将为探索工业炉窑壁面热物理量场检测方法提供参考。

中速磨煤机磨制生物质颗粒料的适应性研究

生物质燃烧不会增加二氧化碳排放量,发展生物质与燃煤耦合发电技术是加快电力转型升级的可行途径。采用压型后的生物质与煤粉在不同的磨煤机中磨制且不掺混,由不同的燃烧器分别送入炉膛,该方式不需要增加额外的生物质处理设备和设置生物质燃料处理车间,可大大节省投资和厂区空间。其关键限制性技术因素在于电厂的磨煤机是否能够有效研磨生物质颗粒燃料,以及如何评估现有磨煤机对新型耦合燃料的适应性。为此,搭建了中速磨煤机实验台,分析中速磨煤机磨制生物质颗粒的适应性。结果表明:中速磨煤机碾磨木屑生物质颗粒时碾磨出力降低,有效出力修正系数为0.65~0.70;ZGM型中速磨煤机碾磨木屑成型颗粒时,加载力特性、分离器特性均在料粉粒径0.2 mm分界下变化明显,可考虑将筛分细度R200和R500定为磨煤机研磨生物质颗粒料粉均匀性指标的衡量标准;相对于磨制煤粉,磨制成型生物质颗粒加载力的增加或现行分离器转速的提升对细度分布影响规律有较大差异,亟待进一步的深入研究。

基于实时入炉煤质数据的在线掺烧优化系统在火电厂的应用

为解决传统配煤掺烧过程中煤质数据滞后、配煤结果不准、无法获取锅炉实时燃煤数据的难题,研究利用皮带式入炉煤煤流全元素实时分析设备,实时获取皮带煤流煤质数据,并与配煤设备、在线掺烧优化软件相结合,形成在线掺烧优化系统。该系统通过实时采集入炉皮带煤流煤质数据,反馈调整煤场配煤煤种及比例,实现精准配煤,计算实时锅炉运行经济指标,并可采集锅炉运行数据,实时优化锅炉运行氧量、风门开度等关键控制参数。通过本系统的应用,可帮助电厂燃用更多标煤单价较低的经济煤种,并通过实时燃烧优化调整使锅炉运转保持在最佳状态,从而使电厂获得可观的收益。

乌拉盖褐煤半焦燃烧特性试验研究

为了解褐煤半焦的燃烧特性,以乌拉盖褐煤低温热解半焦为研究对象,在西安热工研究院有限公司自燃试验台上,采用电厂用煤煤质指标的评价体系及测试方法对其进行了试验研究。结果表明:乌拉盖褐煤半焦属于低水分、低挥发分以及高热值煤种,其燃烧性能优异,极易着火燃尽,着火稳定性较好,与国内典型烟煤性质接近,燃用时无需过多采用稳燃措施;但由于其灰熔融性较低,并具有严重的结渣倾向,为防止尾部对流受热面出现严重的结渣与积灰,建议炉膛出口烟温不高于1 000℃,且在运行中需加强吹灰,对于新建机组锅炉,应采用低氧燃烧技术以及较为严格的分级配风措施,以实现低NOx排放。

乌拉盖褐煤半焦气化特性试验

采用不同热解参数制备了4种乌拉盖褐煤半焦样品,并利用气体吸附法对其进行了比表面积及孔径结构的测定,利用热重分析法进行半焦样品的CO2气化反应活性的测定,利用管式炉对半焦样品进行气化并测量了CO体积分数随温度的变化情况。试验结果表明:较快的升温速率、较短的热解时间有助于提高乌拉盖褐煤半焦的孔隙率及孔容积;热解终温为700℃的乌拉盖褐煤半焦比表面积大于热解终温为520℃,但其气化反应活性却相对较低;各半焦样品气化反应速率最高时对应的温度为850℃左右;根据乌拉盖褐煤半焦的孔径结构、气化反应活性、煤质特性以及各气化炉的工艺特点,推荐乌拉盖褐煤热解过程采取低温、快速升温、快速热解的工艺,其气化过程采用气流床气化技术。本研究结果可为乌拉盖褐煤热解工艺优化以及乌拉盖半焦的气化利用提供参考。

乌拉盖褐煤半焦与生物质冷压成型特性试验

半焦是煤化工的主要副产品之一,具有粉化率高的缺点,极易扬尘,且难以运输。将生物质作为一种粘结剂,将半焦制成型煤产品可克服这一缺点。本文对乌拉盖褐煤半焦与生物质混合成型后的半焦型煤强度和燃烧特性进行了试验研究,考察了生物质种类、生物质比例、成型压力、生物质粒径等因素对半焦型煤的落下强度、抗压强度和浸水强度的影响,并推荐了冷压成型工艺参数。以添加60%生物质的乌拉盖半焦型煤为例,成型压力在90 MPa以上时,半焦型煤的落下强度可达80%,抗压强度、浸水强度均可达4 MPa。另外,半焦型煤燃烧特性良好,可作为优良的民用燃料。

全氢炉氢气角度对内罩中气流影响的数值模拟

以国内某钢铁厂常用的全氢炉为例,使用计算机仿真技术对全氢炉炉台氢气进口角度改变后内罩内各处氢气流量的变化进行了仿真研究,研究结果表明氢气入口速度矢量的轴向夹角与切向夹角的变化会主要会引起顶部流通通道、第一、第二层对流板处氢气流量的变化,第三、第四层对流板处氢气流量随着氢气入口速度矢量变化范围不大,且存在"均匀轴向夹角"和"均匀切向夹角",当氢气入口速度矢量的轴向夹角和切向夹角分布在此范围时,顶部流通通道和第一、第二层对流板处氢气流通通道的氢气流量较为均匀,此时有助于内罩内各个钢卷与四周环境的换热。

配煤掺烧方式主要特点及燃煤适应性分析

为了提高发电企业配煤掺烧的安全性和经济性,通过大量的实验室模拟和现场运行实例研究,全面分析了火电厂常用的间断性掺烧、预混掺烧及分磨掺烧方式的特点,同时结合锅炉设计、运行特点及混煤燃烧特点,研究了掺烧方式与混煤燃烧性能的相互影响,最终从燃烧性能方面提出了入炉煤及掺烧煤种的煤质要求,同时根据掺烧煤种燃烧性能推荐了合适的掺烧方式并提出运行过程中的注意事项,并结合实例给出了不同掺烧方式容易发生的问题及解决方案。研究结果可为配煤掺烧及锅炉运行参数优化提供参考。

大型煤粉电站锅炉直接掺烧生物质研究进展

为提高生物质在大型煤粉电站锅炉直接掺烧的安全性和经济性,分析了多种典型生物质与典型煤种的煤质及燃烧性能差异,论述了掺烧生物质后对锅炉主机及辅机的设备适应性及运行的影响,同时分析了国内外煤粉锅炉直接掺烧生物质的典型掺烧方式及特点。结果表明,生物质具有水分高、密度低、挥发分和氧含量高、硫含量低、环保性能好等优势。大型煤粉电站锅炉掺烧生物质时,需充分考虑掺烧生物质对机组设备的适应性及运行参数的影响,重点考虑生物质的全水分、发热量、灰熔融温度和灰成分中Fe 2 O 3、CaO、MgO和K 2 O等碱性氧化物对燃料制备、储存和输送,锅炉效率,制粉系统出力,带负荷能力及锅炉的结渣、沾污和腐蚀等影响。通过优选生物质种类,掺烧5%~10%的成型生物质对大型煤粉电站锅炉主机、燃烧系统、制粉系统及其他辅机系统运行无明显影响。综合考虑技术可行性、经济性及运行安全性,采用独立喷燃工艺2即利用锅炉备用制粉系统实现生物质独立掺烧的经济性更高。为防止生物质燃烧器的烧损,要求磨制生物质燃料的磨煤机进口风温在100℃以内,以保证磨出口一次风温不超过50℃,以40~45℃为宜。当生物质比例低或掺烧时间短时,可考虑共磨掺烧方案,但需严重控制生物质自燃,确保生物质掺烧的安全性。因此通过优选生物质种类和掺烧方式、控制掺烧比例、优化运行参数等可保证大型煤粉电站锅炉直接掺烧生物质的安全运行。在大容量高参数的煤粉锅炉上直接掺烧生物质具有投资和占地面积少、无或少量设备改造、热效率高、掺烧不受季节影响等优势,目前制约其大规模推广应用的主要原因是生物质不受人工干预的准确计量。

350MW机组锅炉掺烧准东煤结渣问题分析

准东五彩湾煤属于极易着火、极易燃尽,燃烧性能优异的煤种,但该煤种煤灰中钠与钙含量均较高,具有严重的结渣、沾污特性。对此,以准东五彩湾电厂2号机组为研究对象,采用数值模拟方法对前后墙对冲、旋流燃烧器锅炉掺烧准东煤的炉内温度场和煤粉颗粒流动等进行分析研究。结果表明,锅炉后墙燃烧器的外二次风旋流强度过大,引起后墙水冷壁附近烟气温度过高,炉内热气流作用引发D层燃烧器煤粉气流贴墙,导致后墙结渣严重,影响掺烧准东煤锅炉的安全与经济运行。建议在掺烧准东煤过程中,根据实际情况进行负荷扰动,或间歇性从底层A/B磨煤机掺入低钠煤,以减轻结渣。

660MW机组半焦煤粉锅炉制粉系统选型

半焦作为一种新型的锅炉燃料,其研磨和磨损特性与常规煤种存在较大不同,仅靠理论计算无法满足半焦磨煤机合理选型的要求。本文利用小型半工业性钢球磨煤机试验台,对半焦在钢球磨煤机上的研磨出力、煤粉细度、制粉电耗进行了试验研究,并根据试验结果对纯燃用半焦的超超临界660 MW机组锅炉制粉系统设备进行选型。结果表明:半焦具有热值高、挥发分低、难磨、磨损性强等特点,磨煤机应选择双进双出钢球磨煤机,选取耐磨能力较强钢球及磨煤机衬板;半焦在钢球磨煤机上的实际研磨出力低于理论计算值,建议选用稍大型号磨煤机。

蓄热式燃烧技术在梭式窑上的工业应用

根据目前梭式窑的能耗现状,分析了蓄热式燃烧技术应用于梭式窑的可行性。采用蓄热式燃烧技术对一台45m3的梭式窑进行了技术改造,并进行了工业应用实验。实验中采用60s的换向周期,换向过程引起的温度波动不大于5℃。采用蓄热式换热器后排烟温度一直维持在40～100℃之间,烧制完成后蓄热式梭式窑较传统梭式窑节能26.8%。由于窑内温度分布均匀性提高,烧制出的产品的色泽也得以提升。

中速磨煤机在大型煤粉电站锅炉应用现状研究

为了确保新建火电机组的制粉系统能够满足机组带负荷能力和调峰能力,并从制粉系统侧提供满足燃烧需要的煤粉细度,本文根据大量已投运机组的中速磨煤机性能考核结果,对中速磨煤机的理论计算研磨出力和实际研磨出力进行了研究分析。结果表明:目前大多数机组的中速磨煤机实际达不到设计值,部分机组的煤粉细度和粒度均匀性也达不到设计值,表明了仅依赖目前常用的通过理论计算进行磨煤机选型有一定风险;推荐新机组根据设计煤和校核煤在同类型磨煤机上的现场试磨结果进行磨煤机型号选取,具体磨煤机型号选取还需综合考虑机组带负荷能力和调峰能力要求,以免磨煤机型号选取过大或者选取过小造成调峰能力和带负荷能力差。本研究成果可为大型煤粉锅炉的中速磨煤机选型以及在役机组的煤种掺烧或煤种变更提供参考。

电站锅炉燃煤添加剂应用性能综合评价方法

随着催化理论和燃烧技术的结合,能够促进燃煤着火燃烧、减轻锅炉受热面结焦、降低锅炉发电煤耗和SO_2、NO_x排放质量浓度的添加剂被大量开发出来并开始在燃煤电站锅炉上推广应用。本文依托西安热工研究院有限公司(TPRI)完善的试验设备、多样的研究手段和多年的添加剂应用效果测试和评价经验,提出了燃煤添加剂试验室和现场实炉试用相结合的综合评价方法。在评价过程中首先利用化验仪器和小型燃烧试验台在试验室完成添加剂添加前后煤的燃料特性、着火燃烧和结渣特性、污染物排放特性等常规特性评价,然后在初步确认添加剂应用效果的基础上,再在现场实炉上继续考察锅炉效率和正平衡煤耗,同时验证试验室得到的各项常规特性评价结论。该方法既可以保证评价效果的科学性和准确性,又可以避免不必要的人力物力消耗,是较为全面和正确的燃煤添加剂应用性能综合评价方法。

动力用煤的热重燃烧性能测试及评价

为了通过热重分析得出不同煤种的燃烧性能,本试验通过优化试验条件,得出试样的燃烧失重TG和燃烧速率DTG曲线,并通过有效特征指标提取,得出了能够反映单一煤样及混煤的着火和燃尽性能的CSI和BI指数的计算方法及评价标准,并将CSI和BI指标分别和已经得到广泛工业应用的煤粉气流着火温度IT和一维火焰炉燃尽率Bp进行了相关性分析。结果表明,在静态燃烧条件下得到的热重燃烧性能指标具有足够的判别精度,试验结果能够指导煤粉在电站锅炉的工程应用。

热风炉蓄热室流动和传热过程数值模拟

以某炼钢厂热风炉为例,因在实际生产中偏离设计工况运行出现了蓄热室内第二层格子砖超温现象。为分析变工况对格子砖温度的影响,并提出一个合理运行工况,文中采用简化蓄热室模型和有限元差分方法对其热风炉蓄热室内的传热和流动过程进行了数值求解,模拟结果与实际情况基本符合。模拟结果分析表明正常设计工况是安全、可靠的;为指导实际运行,通过数值模拟也进一步得出了45 min和60 min典型冷却工况下,热风炉安全运行的临界冷却风量值。

高原地区锅炉炉膛特征参数修正方法

为了科学选取高原地区煤粉锅炉的炉膛特征参数,保证高原地区机组锅炉的安全和高效运行,以国内高原地区投运并获得优良燃烧稳定性和燃烧经济性的660 MW大容量高参数超超临界机组锅炉为样本锅炉,研究了大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则修订后不同海拔下的锅炉炉膛特征参数,并结合大型煤粉锅炉炉膛设计特点,提出了高原地区锅炉炉膛特征参数修正新原则。按照新方法修订后的炉膛断面热负荷、炉膛燃尽高度及煤粉在炉内停留时间增加,锅炉为瘦高炉型,更有利于高原地区锅炉的稳燃和燃尽,且炉膛容积降低,有利于降低锅炉设备成本。

走进网络社会的学校音乐教育

我们已经进入了新的世纪,也进入丁一个崭新的数字化信息时代。计算机在各个领域的应用非常广泛,特别是在教育中的运用,可以说是教育界的一场新的革命。它在音乐教育中的应用也是同样的,对于传统音乐教育是一个很大的冲击。它启发音乐教育工作者以崭新地思路来思考,改革和发展音乐教育。迎接即将到来的数字化音乐时代,可以称为数字化音乐教育时代。

燃煤机组耦合污泥发电技术

针对我国大量城镇污泥处理面临的难题,分析了污泥干化技术及干化污泥煤质指标,介绍了污泥直接掺烧、烟气直接干化污泥和蒸汽间接干化污泥耦合发电等3种燃煤机组耦合污泥发电工艺,认为燃煤机组耦合污泥发电技术是城镇污泥减量化、稳定化、无害化和资源化处理的有效途径,其工艺的选择应针对具体的污泥掺烧量、掺烧要求、机组匹配性等进行。只要污泥掺烧比例控制在10%以内,燃煤机组可以掺烧污泥燃烧,而且锅炉运行稳定,飞灰大渣品质变化不大,污染物及重金属排放达标。