打造钢铁行业“双碳”示范标杆

“十四五”期间,围绕“2023年碳达峰、2050年碳中和”的企业目标,宝山钢铁股份有限公司(以下简称“宝钢”)从全流程节能降碳、低碳冶金技术示范应用、提高非化石能源使用比例、建设无废钢厂等维度全面布局绿色低碳转型,立志于引领钢铁行业的低碳转型,成为高质量发展的典范。

直流炉单元机组运行特性与控制策略分析

宝钢电厂增扩建的4号机组是国内首台全燃烧高炉煤气塔式直流锅炉—汽轮发电机组,也是宝钢首次采用自主集成模式建设的发电机组项目。结合近年来国内引进技术的情况,对直流炉单元机组的控制特性进行了分析,并根据4号机组塔式直流锅炉的运行特性和动态智能非线性前馈控制技术,提出了控制策略的优化设计方案。该控制策略也可以推广应用到国内新建的超(超)临界机组中。

低NO_x燃烧器与常规直流煤粉燃烧器的NO_x生成特性的研究

对350 MW电站锅炉采用低NOx燃烧器和常规直流煤粉燃烧器的NOx生成特性进行了实验研究和数值模拟,结果表明:①最高温度、平均温度和中心温度等与炉膛高度的关系保持不变,即径向空气流分级不影响炉膛的燃烧特性;②采用低NOx燃烧器时,其炉膛中心的氧气浓度比采用常规直流煤粉燃烧器时要小;③炉膛截面平均NOx浓度和中心NOx浓度随炉膛高度的关系基本相似,但NOx最大浓度随炉膛高度的分布规律不同,采用低NOx燃烧器时NOx最大浓度明显与一、二次风布置有关,采用常规直流燃烧器的NOx最大浓度在燃烧器区域随高度分布呈现双峰形;④它们对应的平均NOx浓度最大值截面和平均温度最大值的截面的高度分别相同,但平均NOx浓度最大值截面比平均温度最大值的截面要低;采用低NOx燃烧器时,截面NOx浓度最大值区域比常规直流燃烧器有大幅度的减小;⑤低NOx燃烧器可比常规直流燃烧器降低NOx排放28.6%。

350MW电站燃煤锅炉NO_x反应特性研究

对350 MW电站四角切圆燃煤锅炉的NOx反应特性进行了试验和数值模拟.结果表明：燃烧器氧的体积分数从3%增大到5%,NOx排放体积分数从392×10^-6上升到535×10^-6（氧占6%）,上升幅度为33.8%.出口氧量（体积分数）为4%时,锅炉的飞灰含碳量最小,燃烧效率最高.随着氧量的增大,炉膛中心温度、炉膛截面平均温度和炉膛截面最高温度等沿高度的分布有减小的趋势,氧量从3%增大到5%,炉膛中心火焰温度的最大减小幅度为180℃.而随着氧量的增大,炉膛中心NOx体积分数、炉膛截面平均NOx体积分数和炉膛截面最大NOx体积分数等沿高度的分布有增大的趋势.炉膛截面最高温度和最大NOx体积分数沿高度的分布出现在燃烧器区域.截面平均温度和截面平均NOx体积分数沿高度分布的最大值出现在燃烧器上方5-10 m处.燃烧器区域炉膛横截面上NOx最大值出现在旋转火焰的环形区域,中心和四周的NOx体积分数较小,炉膛纵截面上的NOx最大值出现在燃烧器组喷口附近.燃煤锅炉的NOx主要在燃烧器区域生成,燃烧器区域的NOx生成速率是燃尽区域的3-5倍.

低NO_x煤粉燃烧器的试验研究

对低NOx 燃烧器从试验和数值模拟两个方面进行了研究 ,结果表明 :低NOx 燃烧器浓淡两侧的速度比与管道气体速度和分隔板开缝与否均无关 ,大小为 1 .1 4～ 1 .3 0 ,速度差为 2 .3 7m/s(管道气体速度U =1 8m/s时 )～ 7.90m/s(管道气体速度U =2 8m/s时 ) ;低NOx 燃烧器分隔板开缝时 ,相对不开缝结构阻力增加 1 .3 % (1 80°扭曲分隔板 )～ 1 0 % (平直分隔板 ) ;低NOx 燃烧器分隔板前布置阻挡锥时 ,阻力再增加1 0 .1 % (1 80°扭曲分隔板 )～ 1 2 .1 % (平直分隔板 ) ;低NOx 燃烧器浓淡两侧的固气比与分隔板有无开缝无关 ,浓侧煤粉射流的固气比随气流速度增大而增大 ,淡侧射流的固气比随气流速度的增大而减小 ,浓淡两侧的固气比随管道煤粉固气比的增大而增大。常规直流煤粉燃烧器加装不开缝的平直分隔板时 ,阻力增加1 7.7% ,加装不开缝的 1 80°扭曲分隔板时 ,阻力增加 71 .6%。低NOx 燃烧器的分隔板开缝时 ,浓淡两侧的静压平衡 ,浓淡两侧的湍动能都增加 ,浓侧湍动能增加大约 2 0 %。

宝钢电厂生产管理系统的升级改造与应用

主要介绍了宝钢电厂生产管理信息化系统的升级改造。由于原有信息化管理系统是分步骤、分功能设计开发的,经历长时间应用后,出现了设备老化、功能难以扩展等问题,因此对现有信息系统进行了整合和升级改造。基于流程管理,按照浏览器/服务器模式架构设计了全新的电厂生产管理系统,共包含基准管理、生产管理、设备管理、技术监督管理等七个主要功能模块。该系统简捷易用、可靠性高、安全性好、可用性强,投用后促进了电厂整体生产管理效率的提升。

电站锅炉应用等速型低NO_X燃烧器的数值模拟

常规水平浓淡燃烧器的双通道速度差达6～8m／s，该速度差会对燃烧稳定性、燃烧效率和NOx排放造成影响，通过对常规直流煤粉燃烧器、水平浓淡煤粉燃烧器和等速型低NOx燃烧器在350MW电站锅炉上的燃烧过程数值模拟表明：浓淡燃烧技术不改变锅炉炉内的传热特性，等速型低NOx燃烧器比水平浓淡燃烧器可降低NOx排放12％。