汽轮机高位布置燃煤发电系统调频动态特性模拟研究

汽轮机高位布置技术可大幅缩短四大管道的长度,降低四大管道阻力,有望在降低发电煤耗率的同时提升机组的响应能力。采用GSE软件建立了660MW汽轮机高位布置超超临界燃煤发电机组动态模型,研究了主汽阀、高加抽汽节流和低加抽汽节流参与一次调频时的调节性能,并与汽轮机常规布置机组进行比较。结果表明:汽轮机高位布置可减少主汽阀参与一次调频时的调节时间,负荷扰动分别为-0.3%P e、-0.4%P e和-0.5%P e时,高位布置机组的调节时间分别减少了2s、2.1s和2.6s,负荷扰动分别为+0.3%P e、+0.4%P e和+0.5%P e时调节时间减少了2.1s、3.5s和4.1s;但是汽轮机高位布置对抽汽节流参与调频时的调节时间影响较小。

燃煤飞灰汞吸附动力学及其模型研究

为了更好地了解汞在燃煤飞灰表面上复杂的氧化吸附机制,在固定床反应器上进行了汞吸附实验,采用表观吸附动力学模型对不同工况下的动态吸附过程进行了模拟,并将模拟结果与实验结果进行对比。结果表明:随着吸附环境温度的升高,燃煤飞灰对汞的初始吸附速率先降低后升高,这与准二级吸附速率常数呈现的规律相符;入口气体流量的增加可降低外扩散阻力;入口汞质量浓度的增加可提高传质推动力,促进飞灰对汞的吸附;粒内扩散控制作用较小;Bangham动力学模型适用于各种工况下飞灰对汞的吸附,最适合于描述固定床中飞灰对汞的动态吸附过程。

改性燃煤飞灰吸附氧化脱汞机理研究进展

元素汞是燃煤电站汞污染防治工作的难点,研究开发高效价廉的汞吸附剂已被作为科技攻关重点方向。燃煤飞灰经卤化物改性后脱汞潜力强、成本低,但必须研究掌握其吸附氧化Hg0的作用机制。本文系统综述了飞灰作为脱汞材料在国内外燃煤烟气汞污染控制方面的研究进展。论述了物化特性、烟气组分、卤素等因素对飞灰脱汞性能的影响,指出未燃尽炭和无机矿物组分表面活性位上的非均相反应是Hg0氧化脱除的关键。分析了残炭和磁珠作为载体材料的优缺点,并讨论了不同改性剂和改性方法对飞灰直接改性的影响。总结了HBr改性飞灰对Hg0的吸附氧化机理,并提出利用量子化学理论与宏观实验研究相结合的方式探索Hg0在飞灰表面上的成键特征及反应动力学特性应作为今后的研究方向。

脱硫系统吸收塔内部流场数值模拟

利用Fluent软件中的离散相模型,对吸收塔内部气液两相流的流场进行三维数值模拟。选用k-ε模型作为计算模型,采用Simple算法进行计算。结果表明,改变进气管道对塔内压差影响较大,优化模型可改善塔内流场分布,使塔内气液接触更加充分。在加入喷淋层后,吸收塔上部气体速度变得均匀,塔内总烟气阻力减小。

燃煤电站脱硝系统氨逃逸及其衍生细颗粒物排放特征综述

综述了硫酸铵盐在不同环境下的形成/转化机理以及氨逃逸对燃煤PM2.5排放特征的影响,论述了氨逃逸、SCR运行参数和烟气组分等因素对硫酸铵盐形成特征的影响,分析了氨逃逸对沿程设备安全运行的影响。最后,对今后氨逃逸及其衍生细颗粒物深度减排的研究方向进行了展望,指出探索硫酸铵盐在烟风系统中的迁移转化规律及实现氨逃逸主动控制具有重要意义。

不同电场飞灰对汞的吸附特性及富集规律研究

为了实现廉价飞灰基汞吸附剂的开发,分析了某燃煤电厂静电除尘器不同电场飞灰汞含量,并在固定床上开展了汞吸附性能评价试验。结果表明:不同电场飞灰对汞富集能力先增加再减小,富集过程更可能是以氧化态汞的形式富集在飞灰表面。电场1的飞灰中未燃尽碳含量高,与汞的接触机会多,表现出较强的汞吸附能力;其他电场飞灰汞吸附性能和物化特性未呈线性关系,吸附过程受多个因素影响。Lagergren准一级动力学模型更适合预测电场飞灰汞吸附过程,颗粒外气膜扩散影响较大。另外,通过平衡吸附量占有率考察飞灰在烟道中对汞的富集及其进一步脱汞的潜力,得到电场1的飞灰最适合作为吸附剂脱除烟气中的汞。

燃煤电站烟气汞污染控制技术及机理研究进展

介绍了燃煤烟气中汞的形态分布规律,重点综述了国内外燃烧后脱汞技术的研究进展,并对元素汞的氧化吸附机理进行了论述。结果表明,现有燃煤电站污染物控制设备具有一定协同脱汞能力,氧化态汞比例的增加可提高其协同控制效率。专门脱汞技术的关键是材料开发,总结分析了碳基材料、非碳基材料、燃煤飞灰作为脱汞材料的脱汞效果和应用潜力,探讨了材料物化特性、烟气组分、表面活性成分对脱汞行为和反应机理的影响,同时指出深入探索脱汞机理以及优化吸附剂的制备/再生工艺应作为今后研究的侧重点。

燃煤电厂二氧化碳捕集利用与封存技术及工程应用

我国是全球第一大碳排放国,燃煤发电作为最主要的碳排放源,迫切需要绿色低碳转型发展。系统梳理了全球碳减排发展趋势,以及国内外二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)技术的发展现状,重点开展了低能耗煤电CCUS工程创新实践,依托600 MW等级燃煤机组,于2021年6月25日建成并投运国内最大规模的15万t/a燃烧后CO_(2)捕集-驱油/封存全流程示范工程。结果表明:CCUS示范装置由洗涤、捕集、压缩、干燥、液化、储存装车6个单元组成,创新开发了新型复合胺吸收新技术,率先应用了增强型改性塑料填料、汽提式降膜再沸器等新设备,首创形成了“级间冷却+分流解吸+机械式蒸汽再压缩闪蒸”高效节能新工艺;168 h试运期间,CCUS示范装置各单元在不同负荷(50%~100%)下运行稳定,连续产出纯度99.5%的工业级液态CO_(2),产品参数在-16~-21℃、2.0 MPa左右,满负荷时CO_(2)产量>18.75 t/h,实现了低浓度(体积分数11%~15%)、大流量(约10万m^(3)/h)燃煤烟气CO_(2)捕集率>90%、再生能耗<2.4 GJ/t(以CO_(2)计)的重大突破,整体性能指标达到国际领先水平,为保障我国煤电应对2060碳达峰碳中和目标提供技术可行、经济合理的科技支撑。

煤基能源碳捕集利用与封存技术研究进展

综述了国内外二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)全链条技术研究进展,探讨了燃烧前、富氧燃烧、燃烧后等CO_(2)捕集技术,其中化学吸收法技术最成熟、应用最广泛;分析了化学利用、生物利用、地质利用与封存等CO_(2)下游消纳技术,拓展转化利用途径和提升循环利用效率是关键;总结了煤电和煤化工CCUS典型工程案例,指出了探索典型能源基地CCUS产业集群具有重要意义,可为双碳目标提供兜底保障。

HBr改性飞灰对Hg^(0)的动态吸附及动力学模型

为清晰描述HBr改性飞灰(HBr-FA)对Hg^(0)吸附的全过程,基于固定床动态吸附实验,在同时考虑扩散和表面吸附氧化的条件下,建立了固定床中HBr-FA对Hg^(0)的吸附动力学模型,讨论了Hg^(0)吸附氧化过程的关键影响因素,探究了Hg^(0)在扩散区域和表面活性位上的动力学行为。结果表明:该模型综合考虑了轴向返混、内外扩散和本征动力学过程,能够较好地拟合实验穿透曲线,并可求得相应的动力学参数,对气膜扩散系数更加敏感;初始Hg^(0)浓度的提高可提供更高的能量克服扩散阻力,适当提高流量和床层厚度可减小外扩散阻力,进而表现出更优越的表观吸附氧化效果;该模型还可得到床层内和颗粒内(扩散和动力学区域)的Hg^(0)浓度分布,发现在吸附初期,外扩散阻力对改性飞灰吸附氧化Hg^(0)的过程影响更大。

喷射点位及温度对超低排放电厂活性炭吸附脱汞的影响

针对活性炭对燃煤电厂烟气中汞污染控制的影响,在实验室和超低排放电厂开展了烟气脱汞研究,考察了活性炭吸附反应温度、停留时间对吸附效果的影响。结果表明,在固定床中获得了适用于燃煤电厂喷射吸附的优化吸附温度,120℃反应条件下,活性炭的吸附能力最强。在300MW超低排放燃煤机组开展了活性炭喷射吸附脱汞实验,未实施活性炭喷射前湿式静电除尘器(wet electrostatic precipitator,WESP)后排放浓度在0.50~0.58mg/m^3之间;在选择性催化还原装置(selective catalytic reduction device,SCR)后空预器(airpreheater,APH)前(350℃)和APH后低温省煤器(low temperature economizer,LTE)前(121℃) 2个点位进行了活性炭喷射实验,其中在APH后LTE前喷射活性炭后,WESP后浓度最低可达到0.11mg/m^3。实验同时表明,温度对活性炭吸附脱汞的影响要强于停留时间的影响,相比SCR后喷射脱汞,在LTE前进行活性炭的喷射对烟气中汞的脱除效率更高。

矿井回风喷淋换热器喷淋高度影响换热效率研究

针对矿井回风喷淋换热器喷淋高度与换热效率(即落入换热器底部液滴平均温度与其温度分布标准偏差)的关系,利用FLUENT软件对矿井回风/液滴两相流进行3D仿真,采用标准k-ε模型、DPM模型和SIMPLE算法,计算出了喷淋高度分别为6、8、10、12和15 m,直径为0.15 cm,冬季制热时和夏季制冷时初始温度分别为283.15、303.15 K的液滴,逆向通过初始温度为293.15 K矿井回风落入换热器底部时获得的热量和冷量及其温度分布标准偏差。结果表明:随着喷淋高度的增加,液滴获得的热量(在冬季)和冷量(在夏季)也不断增加,但增加的幅度却逐渐减小;液滴温度分布标准偏差总体变化趋势随喷淋高度的增加而减小。综合考虑,喷淋高度选择在10 m左右最合理。

基于微分几何的掘进机工作机构运动学分析

为提高掘进机截割断面成形质量,减小不确定因素对掘进工艺自动化控制的影响,探究掘进机主要工作机构间的运动学关系。以EBZ160型掘进机为例,基于微分几何理论建立了该机型工作机构在巷道空间的运动学模型,利用牛顿迭代法数值求解出运动学方程,并应用Matlab对各个构件的运动响应进行仿真分析。结果表明:空间微分几何法可避免多次运算三角函数和逆矩阵,简化推导过程并降低计算难度。横摆时截齿的模拟运动轨迹与实际截割路径相符,验证了微分几何法用于研究掘进机运动规律的可靠性。在多个驱动作用下,截割头回转中心z向速度与回转台转动角速度相关性较强,截齿加速度响应幅值仅在x方向存在明显变化。

碳捕集吸收塔改性塑料填料的传质性能研究

用塑料填料代替不锈钢填料能显著降低碳捕集吸收塔的投资成本,为提高填料传质效率,需要评估其在不同吸收剂环境下的传质性能。该文以CO_(2)(空气)-NaOH水溶液体系为基础,添加非离子表面活性剂改变溶液表面张力和添加聚乙二醇改变溶液粘度来模拟不同的吸收剂环境。在内径为300mm、填料高度为2000mm的填料塔中,测试并比较ST250Y亲水改性塑料填料和不锈钢填料的传质性能和特点。实验结果表明:亲水改性塑料填料与不锈钢填料传质性能在多种工况条件下都表现出相似特性,塑料填料在低表面张力的吸收剂环境中更具优势。在实验的基础上,拟合2种填料的预测关联式,能够有效预测在不同气速、液体表面张力和粘度条件下填料的有效传质面积,预测值与实验值比较吻合。

“近零排放”技术、标准、实践与哲学思考

生态文明建设是一场涉及生产方式、生活方式、思维方式和价值观念的革命。总结了清洁煤电“近零排放”的提出背景、环保政策及排放标准的发展历程,分析了燃煤大气污染物烟尘、二氧化硫(SO_(2))、氮氧化物(NO_(x))和汞等重金属排放控制技术发展现状以及燃煤机组实现“近零排放”的技术路线。选取不同区域典型燃煤机组进行案例分析,结果表明:典型机组烟尘、SO_(2)及NO_(x)排放浓度长期低于5、35、50 mg/m^(3),锦界三期、寿光电厂等机组低于1、10、20 mg/m^(3),舟山4号、三河4号机组实现“近零排放”后已稳定运行超过7年。研究“近零排放”煤电的经济性,分析“近零排放”的环境和社会效益,提出“近零排放”技术、标准和实践的哲学思考,展望清洁煤电绿色发展方向。燃煤发电“近零排放”技术和工程实践推动了我国环保标准的发展,标准提升促进了技术进步,基于我国国情持续推进煤炭清洁高效利用,不断提升环保标准,对保障我国的能源安全和可持续发展具有重要意义。

超低排放燃煤机组重金属协同减排和分布特性

煤燃烧排放的砷(As)、铅(Pb)、硒(Se)、铬(Cr)等重金属污染物已受到广泛关注。为探究超低排放燃煤机组烟气重金属的排放特征及分布规律,采用美国环境保护署(EPA)29法和总颗粒物(TSP)采样系统对某350 MW超低排放机组(配置选择性催化还原(SCR)脱硝+低低温静电除尘(LLT-ESP)+湿法烟气脱硫(WFGD)+湿式静电除尘(WESP))不同点位烟气中气态和颗粒态重金属(As、Pb、Se、Cr)进行同步等速采样分析,考察了分形态重金属在燃煤电厂中的富集、迁移、分布、协同控制特性。结果表明:重金属(As、Pb、Se、Cr)在燃烧产物飞灰中的相对富集因子明显高于炉渣,飞灰/炉渣中不同重金属的富集程度与其挥发性具有较为明显的正/负相关关系;不同区域重金属质量平衡系数均在可接受范围内,燃煤过程中重金属(As、Pb、Se、Cr)主要分布在ESP飞灰和炉渣中,分别占总输出量的92.12%~95.33%和2.31%~6.70%,而在脱硫石膏和排放烟气中的合计占比仅为0.47%~2.98%;ESP、WFGD、WESP对4种重金属的脱除效率分别为98.70%~99.52%、13.03%~41.63%、23.67%~53.18%,ESP+WFGD+WESP组合对气态和颗粒态重金属的脱除效率分别为62.96%~92.99%和99.72%~99.96%,促进烟气中重金属向飞灰中富集和可溶性化合物中转化可成为燃煤电厂重金属污染物高效脱除的有效技术手段;排放到大气中的气态和颗粒态重金属(As、Pb、Se、Cr)质量浓度分别为0.11~1.89、0.06~3.83µg/m^(3),4种重金属的排放因子为0.15~1.72 g/TJ,不同分形态重金属排放的差异主要取决于其在煤中含量和挥发特性。

燃煤电厂大气重金属排放控制策略

燃煤是人为源大气重金属的主要排放源,为制定适合我国燃煤电厂且经济高效的大气重金属排放控制策略,该文系统分析我国原煤中6种重金属(Hg、As、Pb、Se、Cd、Cr)的含量和分布特征,以及燃煤电厂大气重金属排放控制措施,建立最佳可行技术/最佳环境实践(best available technique/best environment practice,BAT/BEP)的决策树模型,并评估不同BAT/BEP控制策略的大气重金属减排效果。结果表明:燃煤电厂大气重金属排放与煤质、炉型、常规烟气污染物控制设备(air pollution control devices,APCDs)组合等显著相关。对于安装选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝+静电除尘器(eletrostatic precipitator,ESP)+湿法烟气脱硫(wet flue gas desulfurization,WFGD)(或+湿式静电除尘器(wet electrostatic precipitator,WESP))组合的超低排放或近零排放燃煤机组,改性飞灰专门脱汞技术对大气汞深度脱除效果最显著,适用范围广泛;强化协同控制技术(APCDs提效)对其他大气重金属(As、Pb、Se、Cd、Cr)的深度脱除效果最显著。

先进超超临界空冷汽轮发电机组高位布置技术及工程应用

提高燃煤发电机组效率是实现节能降碳的直接手段,700℃超超临界发电的工程应用受制于高温合金材料价格成本阻碍,有必要探索新布置、新结构、缩短高温蒸汽管道以降低工程造价。本文以锦界电厂三期为例,介绍了超超临界空冷汽轮发电机组高位布置技术取得的工程化创新实践。该工程实践表明,锦界电厂三期作为世界首例高位布置示范工程,主厂房采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,可有效降低整体重心、提高抗震性能,通过技术攻关有效保障主厂房结构、高温蒸汽管道和汽轮发电机组的安全性;与常规布置(运转层12.6~17 m标高)相比,高位布置(运转层65 m标高)主蒸汽、再热蒸汽管道分别可节省材料约34.2%、20.9%,空冷岛排汽管道可节省的材料达93%,还可以较设计值节省供电煤耗4.5~5.1 g/(kW·h),整体技术经济性显著提高;此外,项目投产后的运行监测数据显示,主厂房结构实时在线监测系统各参数均在安全阈值范围内,厂房结构、关键设备均处于安全状态。研究建议,加快发展清洁高效燃煤发电技术,统筹协调我国富煤缺水“三北”地区清洁高效先进空冷煤电机组应用高位布置技术,为未来700℃超超临界煤电机组建设节约高温蒸汽管道提供实践经验。

居老建筑新旧规范要求对比及常见隐患分析

1．概述据国家统计局数据，直到2014年底，中国大陆总人口为13．68亿人。从年龄构成来看，根据民政局发布的《2014年社会服务发展统计公报》，16—60周岁的劳动年龄人口9．16亿人，

1000MW近零排放燃煤机组细颗粒物及SO_(3)排放和分布特征

针对国华寿光电厂2号1000MW近零排放燃煤机组,在100%、45%负荷和不同NO_(x)排放浓度下,对烟气全流程颗粒物和SO_(3)浓度进行现场采样测试,研究了分级颗粒物中水溶性离子含量分布,并给出了前体物SO_(3)的排放特征。结果表明:不同工况下PM_(10)和PM_(2.5)排放浓度分别不超过0.92mg/m^(3)和0.24mg/m^(3);随着负荷的降低,颗粒物质量和数量浓度都出现下降,但粒径分布并未明显变化;随着NO_(x)排放浓度上升,选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)后和电除尘(electrostatic precipitator,ESP)后部分粒径段颗粒物浓度出现下降,尤其是ESP后0.006~0.0138μm、0.0553~5.980μm粒径段的变化趋势较为明显。SCR前后PM_(2.5)中水溶性离子质量占比约4%,以Ca^(2+)和SO_(4)^(2-)为主,各粒径段质量分布相对均匀;湿式电除尘(wet electrostatic precipitator,WESP)前后PM_(2.5)中水溶性离子质量占比约39.5%,以Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)、NH^(4+)为主,在<0.2μm粒径段中富集,不同负荷下烟气中SO_(3)在烟道沿程上的迁移规律基本一致,SCR和ESP会导致SO_(3)浓度增加,WFGD和WESP对SO_(3)具有吸收作用,其排放浓度为1.2~1.9mg/m^(3),综合脱除效率为45.2%~65.1%。