不定型煤基活性焦制备及预处理影响研究

我国煤炭燃烧排放大量的SO2和NOx等导致了严重的空气污染,需要寻找一种清洁高效的烟气联合脱硫脱硝技术.煤基活性焦因其脱除效率高,再生能力强等诸多优点备受关注,但目前的研究主要集中在柱状和粉末状活性焦上.为研究大粒径煤基活性焦的制备参数和预处理对活性焦理化特性的影响,对原煤颗粒进行高温空气预氧化处理,并通过炭化-水蒸气活化两步法制备活性焦.结果表明:低温长时间活化可使炭化料内部孔隙充分刻蚀,显著提高比表面积和孔容,以水蒸气作为活化剂有利于微孔和介孔协同发展,适合制备大粒径分级孔结构活性焦.700℃活化3 h制得的府谷煤活性焦比表面积为429.54 m^(2)/g,介孔占比27.80%;850℃活化3 h制得的大同煤活性焦比表面积为892.20 m^(2)/g,介孔占比21.46%.高温空气预氧化能够改变原煤内部结构,对府谷煤颗粒在200℃下预氧化15 h后,氧化煤内部成分和结构基本稳定,脂肪结构被消耗的同时生成了大量含氧官能团.预氧化处理对炭化过程的影响较为显著,氧化煤在炭化过程中热塑性特征显著降低,减少了焦油对孔隙的堵塞,此外,含氧官能团的交联作用也促进了煤中大分子的缩聚和孔隙的形成,从此促进初步孔隙的发展.虽然预氧化使得活性焦的比表面积和孔容都有所增大,但活化剂和样品之间的成孔路径未产生改变.

高海拔低气压条件下烟气辐射特性

高原地区特殊的地理环境导致锅炉运行出现出力不足、排烟温度高等一系列问题。采用逐线法(Line-By-Linemethod, LBL),基于HITEMP2010光谱数据库(High-temperaturemolecular spectroscopic database),求解3组不同气压条件下(0.101 325、0.076 622和0.061 655 MPa)空气燃烧方式的烟气吸收系数和总发射率,分析了压力、温度和水蒸气与CO_(2)的摩尔比对烟气辐射特性的影响,改进了灰气体加权和(Weighted-Sum-of-Gray-Gases,WSGG)模型关联式,建立了适用于低气压条件下的WSGG模型参数。结果表明,压力的降低会减小烟气的总发射率,4种工况下压力从0.101 325 MPa下降到0.061 655 MPa时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.093 4、0.084 5、0.091 1和0.084 3。在小行程长度下,摩尔比越大,压力的变化对总发射率的影响越大,而大行程长度下则相反。温度的升高会减小烟气的总发射率,4种工况下,温度从1 000 K升到2 500 K时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.273 6、0.270 5、0.251 5和0.250 5。在小行程长度下,摩尔比越大,温度的变化对总发射率的影响越大,在大行程长度下则相反。摩尔比的增加会增大烟气的总发射率,4种工况下摩尔比从1增加到2时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.088 1、0.100 4、0.088 9和0.100 6。在小行程长度下,温度越高或压力越低,摩尔比变化对总发射率的影响越小,在大行程长度下则相反。改进后的WSGG模型在不同工况下烟气总发射率的最大相对误差为3.67%,相比现有基于常压条件下开发的WSGG模型外推到低压条件的误差有明显降低,表明改进后的WSGG模型更适用于低气压空气燃烧气氛。

双U型火焰液态排渣锅炉纯燃高碱煤热力计算及数值模拟研究

对液态排渣锅炉的深入研究将会推动纯燃高碱煤技术的推广。以一台超临界350 MW机组直流双U型火焰液态排渣锅炉为研究对象,以燃烧室、捕渣管束和冷却室为单元,从热平衡的角度出发展开热力计算,并借助数值模拟手段,研究了炉膛内设计工况下的流场、温度场和组分场及其在变负荷时的变化情况。热力计算和数值模拟表明,几处烟气温度结果偏差都低于40.0℃。燃烧室出口烟气温度偏差仅为1.2℃,冷却室出口烟气温度偏差为15.6℃。经过验证和比较,所采用的热力计算方法可以应用于双U型火焰液态排渣锅炉纯燃高碱煤热力计算。数值模拟结果显示,炉内空气动力场良好,旋流形成的回流区可以增加煤粉颗粒在燃烧室的运动路径,促进煤粉的燃尽。烟气在流经捕渣管时,温度大大降低,同时流场也受到了一定的扰动,可以有效捕捉灰渣。在变负荷工况下,炉内的速度场按负荷降低成比例下降,回流区的大小基本不变。炉内的温度水平降低,当给煤量由100%降至75%时,燃烧室出口烟温降低了约75℃,而冷却室出口烟温降低了约200℃。本研究可为双U型火焰液态排渣锅炉纯燃高碱煤提供参考。

煤粉富氧燃烧CO_(2)富集特性与NO_(x)生成量模拟预测研究

分析了富氧下的煤粉燃烧特性、CO_(2)富集特性和NO_(x)生成特性,并模拟了CO_(2)富集和NO_(x)生成量的协同控制趋势。结果表明:与空气燃烧相比,富氧燃烧条件下CO_(2)富集分布与NO_(x)体积分数分布是负协同效应;不同O_(2)/CO_(2)体积分数比的富氧下,随着O_(2)体积分数的增加,炉膛出口的CO_(2)体积分数和NO_(x)体积分数都先上升到最大值后稍微下降,呈正协同效应,但出现拐点的O_(2)体积分数不同;CO_(2)富集到一定程度时,能有效抑制NO_(x)的生成量;在富氧条件下,可实现炉膛出口的高CO_(2)富集与低NO_(x)生成量的协同控制技术。

工业锅炉产品碳足迹评估方法研究

产品碳足迹评估以工业锅炉为对象,基于生命周期视角,确定工业锅炉的系统边界、功能单位及取舍原则,将工业锅炉生命周期分为原材料获取阶段、生产阶段、使用阶段及处置回收阶段,进行清单数据收集与分析,建立各阶段的碳足迹计算方法。以某锅炉制造厂的燃气蒸汽锅炉为例,对其生命周期各阶段的碳排放进行计算和分析,结果表明:在其生命周期的各个阶段中,使用阶段的碳排放在总排放中具有最大贡献,占比超过99%。通过敏感性分析,发现燃料使用敏感度最高,其次是电力和原材料;运用蒙特卡洛方法进行不确定度分析,确定并量化输入数据产生的不确定性,优化清单数据收集方案,从而更加真实地反映产品生命周期碳排放量。

承压设备绿色低碳发展趋势与展望

承压设备广泛应用在石油化工、电力能源等关系国计民生的重要行业领域,具有量大面广、能源资源消耗量大等特点,在保障能源绿色低碳转型、促进新能源发展中发挥着重要作用。本文重点论述了锅炉、压力容器、油气长输管道等承压设备绿色低碳发展现状和趋势,阐述了承压设备对我国能源绿色低碳转型的安全保障作用,分析了我国承压设备绿色低碳发展法规标准体系脉络。建议进一步发挥好科技创新引领作用,增强承压设备领域科技创新能力,助力我国“双碳”目标实现。

15CrMo在含NaCl高温高压水/水蒸气中的腐蚀行为

为研究15CrMo钢在高温高压含NaCl工质中的腐蚀行为,搭建了高温高压反应釜实验台。利用SEM,EDS,XRD测试方法对在不同工况下的15CrMo腐蚀样品进行了分析。结果表明,当腐蚀温度为280℃时,相比于饱和水,Fe_(3)O_(4)的晶体结构在饱和蒸汽中的生成速率更快。当腐蚀温度上升到360℃时,15CrMo在含盐饱和蒸汽与含盐饱和水中腐蚀产物的晶体结构均已无明显变化,其表面的晶体结构各自趋于稳定。在饱和蒸汽中FeOCl的生成反应对温度变化的敏感性较高,温度为280℃时,该生成反应仅在腐蚀工质为含盐饱和水时发生,而在360℃,含盐饱和蒸汽中的样品表面也能够发生。在280~360℃,15CrMo在含NaCl饱和水中的腐蚀程度相较其在饱和蒸汽中更高。

锅炉热效率加权平均及其不确定度评定的方法

国内外锅炉热工性能试验一般都采用2次测试热效率的算数平均值作为热效率测试结果,这种计算方法是默认2组测试热效率的标准不确定度相同。实际测量热效率的标准不确定度只有在极端条件下才相等,一般2组测试的热效率标准不确定度都会有差异。本文以高斯分布为基础,利用最大似然原理和最小二乘法,推导出了锅炉热效率加权平均值计算公式和加权平均值的不确定度计算公式,并通过示例,分析了标准不确定度对2组热效率的影响规律,获得了若2组热效率标准不确定度倍数超过3倍,则可以考虑忽略标准不确定度较高的测试热效率。

燃煤锅炉氧化亚氮排放现状与研究分析

为加快实现“碳达峰”和“碳中和”目标,国家、地方及行业陆续出台了一系列关于温室气体控制的法律、法规及制度文件。氧化亚氮(N_(2)O)作为一种具有较强温室效应的气体,引起越来越多研究者的重视。总结了国内外N_(2)O研究现状,对比了典型燃煤锅炉N_(2)O排放情况,分析了燃烧过程中N_(2)O的生成机理、影响因素、抑制方法及脱除手段,探讨了燃煤锅炉的N_(2)O减排策略,指出在加强燃煤锅炉N_(2)O相关标准的制订、新技术研发及示范应用工作的同时,还需要对N_(2)O的影响因素如加压富氧条件、煤质自身含水率等加深研究,进一步完善抑制与脱除办法。

基于机器学习的螺旋管圈水冷壁壁温预测模型研究

针对某600 MW机组四角切圆锅炉建立了数值计算模型,综合考虑了一次风率、主燃区过量空气系数、燃烧器摆角以及SOFA喷嘴竖直摆角等运行参数的影响,设计L16(45)正交工况获得了100%BMCR、75%THA、50%THA以及35%BMCR负荷下锅炉水冷壁壁面的热流量,各工况下螺旋管圈水冷壁的壁温分布通过耦合壁面吸热量、水动力特性与壁温计算得到。由于正交工况参数设置的不连续性,建立了机器学习模型,实现了正交工况覆盖参数范围内的螺旋管圈水冷壁壁温分布预测。研究结果表明:在亚临界工况下,螺旋管圈水冷壁在燃烧器高度区域内出现730 K的温度峰值;锅炉在变负荷过程中,当炉膛火焰中心高度与管内工质相变起始高度重合时,易发生传热恶化导致壁温激升;机器学习算法中集成学习算法在壁温数据的训练集和测试集上拟合优度R2均达到了0.99,能够适用于宽负荷下锅炉水冷壁壁温预测。同时,机器学习算法建立了壁温分布与锅炉运行参数之间的映射关系,后续研究可通过优化算法合理调整优化运行参数,保障水冷壁的壁温安全。

燃气锅炉热效率不确定度建模与测量方法选择性研究

为实现燃气锅炉节能降耗精细化管理,基于不确定度评定理论开展了燃气锅炉热效率测量方法的选择性研究。结果表明:燃气锅炉的正平衡测量法测试中,给水流量测量对热效率不确定度影响最大;反平衡法测量法测试中,排烟温度和排烟处O_(2)的测量对热效率不确定度影响最大。降低燃气锅炉热效率测量的不确定度主要是减少温度类与流量类测量的不确定度。燃气锅炉的反平衡测量法所测得的热效率扩展不确定度为0.193%,仅为正平衡测量法的热效率扩展不确定度的52.7%,因此,在进行燃气锅炉热效率测量时可仅选择反平衡测量法测试,这可以大大降低大量燃气锅炉热效率测试的劳动强度,为GB/T 10180—2017《工业锅炉热工性能试验规程》的修订提供理论依据。

低气压条件下甲烷预混燃烧CO和NO生成机理研究

为研究低气压条件对甲烷预混燃烧中CO和NO_(x)生成特性与生成路径的影响,采用Chemkin软件进行详细数值模拟研究。通过采用Python语言自编程序调用最新光谱数据计算普朗克平均吸收系数,并导入Chemkin软件中来提升辐射传热的计算精准度。结果表明:采用Konnov0.6化学反应机理与所提出的辐射模型中普朗克平均吸收系数计算方法可以准确预测低气压条件下甲烷燃烧的温度、NO和OH质量浓度分布;随着气压的降低,甲烷与空气预混燃烧时炉膛前部温度逐渐降低,而炉膛后部温度逐渐增加;气压降低导致CO生成速率增加和消耗速率减小,两者共同作用导致CO生成量增加和燃尽率降低;甲烷与空气预混燃烧生成的NO主要来自快速型和NNH型,且快速型和NNH型路径的贡献随着气压降低略有增加。

工业锅炉能效测试常见问题分析

工业锅炉能效测试是一项严谨的工程测量工作,具有较强的系统性,每一个测量参数都会影响检测结果的准确性。文中对工业锅炉能效测试及报告出具过程中常见问题进行了梳理和总结,从仪器仪表使用、测试方案编制和测试过程中的烟气分析及蒸汽湿度等常见问题进行了分析,旨在规范锅炉能效测试工作,提高锅炉能效测试的质量和水平。

高原燃气锅炉炉膛出口烟温热力计算方法研究

炉膛出口烟温是锅炉设计、校核的重要参数,但目前常用的热力计算方法应用于高原燃气锅炉炉膛出口烟温的计算均有一定局限性,有必要开发适用于高原地区燃气锅炉的热力计算方法。以WNS2-1.25-Q型燃气锅炉为研究对象,基于数值模拟和热力计算相互对比验证的方法,探究了现有热力计算方法用于计算高原燃气锅炉炉膛出口烟温的准确性,进一步分析了海拔高度变化对炉膛出口烟温、辐射换热量和对流换热量的影响。结果表明:相关文献报道中均未给出苏联73标准和《燃油燃气锅炉》一书中简化方法中的核心系数M和C的选取准则,直接应用于高原燃气锅炉炉膛出口烟温的计算有一定的局限性,且和数值模拟结果相比偏差较大;炉膛传热基本方程计算的炉膛出口烟温和模拟值的变化趋势一致,且二者最大偏差在1.5%以内,该热力计算方法可为高原燃气锅炉的设计和优化提供参考;随着海拔的升高,炉膛出口烟温升高,辐射换热量降低,对流换热量升高。

高水分烟气对流冷凝换热模拟实验研究

针对冷凝式燃气锅炉,利用加湿热空气模拟燃气锅炉尾部烟气,通过实验研究了不凝性气体占多数时的水蒸气冷凝换热,研究了不同水蒸气分压比(3%20%)、不同温度下(100200℃),加湿空气的冷凝换热特性。实验表明,不凝性气体(空气)占多数时,其对流冷凝复合换热系数可以达到无冷凝时干空气对流换热系数的1.53倍。复合换热系数的影响因素主要有水蒸气分压力pv、Re、Pr以及壁面温度Tw和混合气体主流温度Tg,在此基础上建立一个新的准则数Ln并拟合了冷凝换热Nu数的准则关系式。

中国特检院“十三五”高耗能特种设备节能减排工作回顾

本文回顾了“十二五”末期和“十三五”期间,中国特检院在配合高耗能特种设备节能监管和检验检测方面所作的工作。通过科学研究,特别是国家科技项目的持续支持,促进工业锅炉能效检测与评价技术进步,为法规标准制修订提供基础数据;通过工业锅炉能效指标的修订,全面提高锅炉产品热效率,促进锅炉行业节能减排技术的进步。同时,分析锅炉和换热压力器数量、使用情况等的变化,对“十四五”节能工作进行展望。

我国超超临界二次再热锅炉的发展和技术特点

采用二次再热技术是我国当前洁净煤发电技术发展的主要方向之一,我国三大锅炉厂已逐步掌握了超趨临界二次再热锅炉的设计制造技术。本文介绍了当前我国超超临界二次再热锅炉的发展概况,并从蒸汽参数、炉型、燃烧方式、吸热特性和受热面布置以及调温方式等方面进行了分析,总结了超超临界二次再热锅炉的主要技术特点。

超(超)临界电站锅炉减温器损伤模式分析

本文介绍了典型超(超)临界电站锅炉喷水减温器的布置方式和结构形式,根据减温器的服役条件和检验情况,以一台过热器二级喷水减温器为例,分析了其主要损伤模式为蒸汽高速冲刷产生的机械振动疲劳和水汽温差作用下产生的热疲劳。通过分析,总结了喷水减温器机械振动疲劳和热疲劳的主要影响因素,并提出了检验的建议。

超(超)临界电站锅炉外部检验经验介绍

超(超)临界发电技术是我国主要采用的洁净煤发电技术,经过20多年的发展,我国超(超)临界机组装机容量已位居世界第一,超(超)临界电站锅炉技术也已处于世界先进水平。本文总结了超(超)临界电站锅炉的主要技术特点,介绍了超(超)临界电站锅炉外部检验的基本要求,总结了外部检验发现的常见问题和处理原则。

1000MW超超临界锅炉低过进口集箱管接头裂纹分析

从制造、安装、结构特性、运行、检修等方面,对某电厂超超临界百万机组锅炉低温过热器进口集箱管接头角焊缝和鳍片焊缝多次出现的裂纹问题进行了分析和探讨。结果表明,结构特性和运行原因导致的管接头温差应力热疲劳,安装过程管接头鳍片焊缝焊接缺陷、焊接残余应力和应力集中,以及检修中鳍片处理质量不佳和多次返修造成的材质劣化等因素共同导致了管接头裂纹的产生和扩展。最后,提出了该问题的处理建议。