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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
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作者 尚曼霞 姚禹歌 +2 位作者 柯希玮 周托 黄中 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1560-1566,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 粉煤循环流化床 0~1 mm粉煤 制粉系统 热力计算
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基于PC-CFB的磨煤机分离器产品细度数值模拟 被引量:1
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作者 尚曼霞 姚禹歌 +2 位作者 柯希玮 周托 黄中 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4531-4538,共8页
为提高磨煤机产品细度、满足粉煤循环流化床(powdered coal-circulating fluidized bed,PC-CFB)对入炉煤粒度的要求,应用稠密离散相模型(dense discrete phase model,DDPM)和颗粒流动力学理论(kinetic theory of granular flow,KTGF)的... 为提高磨煤机产品细度、满足粉煤循环流化床(powdered coal-circulating fluidized bed,PC-CFB)对入炉煤粒度的要求,应用稠密离散相模型(dense discrete phase model,DDPM)和颗粒流动力学理论(kinetic theory of granular flow,KTGF)的四向耦合方法,对ZGM80型磨煤机分离器内部的气固流动进行计算。首先,通过计算流场获得分离器内部的速度矢量分布;然后,加入颗粒,研究颗粒在分离器内部的运动行为以及时空分布;最后,对不同通风量下分离器的溢流产率进行计算,获得拆除挡板后分离器的通风特性关系式。研究结果表明:拆除分离器挡板,气体进入分离器内锥体后产生的旋转流动被削弱,切向速度较小,低于8 m/s;颗粒在分离器内粒度分层现象明显,细颗粒上升速度明显比粗颗粒的大。当t=0.6 s时,返料出口开始有颗粒排出;t=5.0 s时,产品与返料2个出口的颗粒质量流率均达到稳定状态,且产品出口粒度分布满足PC-CFB技术的要求。 展开更多
关键词 粉煤循环流化床 磨煤机分离器 细度 DDPM 通风特性
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中国循环流化床燃烧技术的发展与展望 被引量:21
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作者 姚禹歌 黄中 +3 位作者 张缦 杨海瑞 吕俊复 岳光溪 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期13-19,共7页
我国循环流化床(CFB)燃烧技术经过40年的发展,实现了从学习跟踪、创新并跑到全面引领的跨越,形成了以定态设计理论为核心的设计体系,基于流态重构技术开发了能效指标可以与煤粉锅炉相媲美的节能型CFB锅炉。目前我国的CFB锅炉在应用数量... 我国循环流化床(CFB)燃烧技术经过40年的发展,实现了从学习跟踪、创新并跑到全面引领的跨越,形成了以定态设计理论为核心的设计体系,基于流态重构技术开发了能效指标可以与煤粉锅炉相媲美的节能型CFB锅炉。目前我国的CFB锅炉在应用数量、装机容量、污染控制等许多方面达到国际领先水平。本文回顾了CFB燃烧技术在我国的发展历程,总结了CFB燃烧技术的中国创新与中国贡献,并对后续的发展进行了展望,未来应充分发挥CFB燃烧技术燃料适应性广的优势,做好低热值燃料的清洁高效消纳,同时进一步提升CFB锅炉负荷调节速度,并实现0~100%的全负荷运行,推动CFB机组由电量型向功能型转变,助力可再生能源消纳利用和电网安全稳定运行。 展开更多
关键词 CFB锅炉 清洁煤燃烧 超临界 定态设计 流态重构 排放控制 发展历程
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面向新型电力系统的风电调频技术分析 被引量:10
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作者 唐坚 苏剑涛 +3 位作者 姚禹歌 唐庆宏 吴玉新 岳光溪 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1-8,共8页
在我国未来的新型电力系统中,风电将承担调频任务,保障电力系统安全稳定地运行。为了系统概述风电调频的研究现状,总结了风电机组调频技术、风电场调频技术及相关的建模及策略研究。风电机组的调频方式主要包括转子动能控制、功率备用... 在我国未来的新型电力系统中,风电将承担调频任务,保障电力系统安全稳定地运行。为了系统概述风电调频的研究现状,总结了风电机组调频技术、风电场调频技术及相关的建模及策略研究。风电机组的调频方式主要包括转子动能控制、功率备用控制和联合控制。风电场参与调频需要机组间的相互配合以最大化调频效果,也可以通过外加辅助设备协助调频。风电调频策略依托于模型的建立,然而目前风电场的模型均采用等值化方法,与实际电力系统存在一定差距。未来的发展中,应进一步优化模型,完善调频策略,早日实现工业应用。 展开更多
关键词 风电 一次调频 等值模型 调频策略 电力系统
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基于CPFD方法的锥形阀流量特性模型构建 被引量:2
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作者 肖惠仁 姚禹歌 +2 位作者 张缦 吕俊复 张扬 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第22期7365-7372,共8页
锥形阀作为一种性能优异的灰控阀,具有运行稳定,系统故障率低等特点,经常应用于循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉外置式换热器以及排渣系统中。目前锥形阀流率控制研究尚处于空白状态,缺乏相关数据和理论的支持,工业应用... 锥形阀作为一种性能优异的灰控阀,具有运行稳定,系统故障率低等特点,经常应用于循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉外置式换热器以及排渣系统中。目前锥形阀流率控制研究尚处于空白状态,缺乏相关数据和理论的支持,工业应用中也大多是通过经验来配置和使用锥形阀,所以对锥形阀流量特性进行研究,为锥形阀的设计和使用提供理论支持,是十分有必要的。利用计算颗粒流体动力学(computational particle fluid dynamics,CPFD)方法搭建锥形阀流动数值模拟模型,对锥形阀物料流动进行数值模拟,通过对网格数、曳力模型、应力参数等进行选取和调节,得到与实际实验情况相符合的锥形阀流动模型。在选取的工况下,Wen Yu-Ergun曳力模型模拟得到的结果与实验结果匹配度最高;网格密度比取2.24、网格数取35万时,网格质量及模拟速度满足要求;通过参数调节对比,确认了模拟时最佳的密堆积体积分数与应力模型参数值。经验证,选取的模型参数可适用于改文所涉及的几乎所有工况条件,同时可使流量误差控制在±10%以内,床压误差控制在±2%以内。 展开更多
关键词 锥形阀 流量特性 计算颗粒流体力学 流化床
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风电调频能力的潜力分析 被引量:4
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作者 唐坚 唐庆宏 +4 位作者 姚禹歌 苏剑涛 路新江 肖逸雄 吴玉新 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1138-1145,共8页
随着风电并网装机容量的增加,充分挖掘风电调频潜力对提高电网稳定性和电网吸纳风电能力至关重要。通过分析134台风电机组的风电场运行数据,从短时间能量释放的角度,在风电火电协同场景下开展风电调频能力的分析。结果表明:火电调频具有... 随着风电并网装机容量的增加,充分挖掘风电调频潜力对提高电网稳定性和电网吸纳风电能力至关重要。通过分析134台风电机组的风电场运行数据,从短时间能量释放的角度,在风电火电协同场景下开展风电调频能力的分析。结果表明:火电调频具有0~30 s能量释放不及时的缺点,燃料投入的可控使其具有持续调频的优点;风电调频能量随输出功率和机组投运台数的增加而增加,风电调频具有0~30 s快速响应的特点;风电0~30 s调频能量释放潜力涵盖了电力系统小幅频率波动和大频差扰动调节时间尺度,能够弥补火电0~30 s能量释放不及时的缺点,降低大频差扰动频率下降幅度;风电火电协同运行场景下,风电调频能量随供电率的增加而增加,其0~30 s调频能量大于火电,协调运行可优势互补,具有较大的调频潜力。 展开更多
关键词 风电 火电 协同 调频
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循环流化床锅炉炉内受热面磨损防护技术与应用进展 被引量:2
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作者 陈翰 姚禹歌 +3 位作者 张国庆 张代鑫 马有福 黄中 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2022年第12期18-29,共12页
炉内受热面磨损是影响循环流化床锅炉长周期安全稳定的主要因素,锅炉设计结构、燃用煤质特性、运行控制方式、检修维护水平等因素均会对磨损造成影响。磨损多集中于颗粒浓度高、烟气流速大、流场发生突变的区域,如炉膛密相区、过渡区、... 炉内受热面磨损是影响循环流化床锅炉长周期安全稳定的主要因素,锅炉设计结构、燃用煤质特性、运行控制方式、检修维护水平等因素均会对磨损造成影响。磨损多集中于颗粒浓度高、烟气流速大、流场发生突变的区域,如炉膛密相区、过渡区、屏式受热面连接区、稀相区不规则部位、炉顶部和炉膛出口等位置。为减轻炉内磨损带来的危害,循环流化床锅炉一般通过降低炉膛烟气流速、让管设计、采用主动防磨或被动防磨技术手段进行防护。从使用效果来看,防磨梁、防磨格栅、金属喷涂、激光熔敷(熔覆)等措施均能在一定程度上缓解炉内受热面磨损,防磨技术的选用需要综合考虑其对炉内传热的影响以及检修维护的便利性,总体而言应用较广泛且效果较好的是金属格栅与金属喷涂或激光熔敷(熔覆)相结合的组合防磨技术。目前,循环流化床锅炉炉内磨损问题已得到有效控制,锅炉的连续运行周期和安全性显著改善。 展开更多
关键词 循环流化床锅炉 受热面磨损 磨损影响因素 防磨梁 防磨格栅 激光熔敷(熔覆)
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大型循环流化床锅炉全燃煤泥关键技术的研究 被引量:3
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作者 姚禹歌 李乾 +4 位作者 刘松 肖惠仁 蒋文斌 张缦 肖峰 《锅炉技术》 北大核心 2021年第5期27-31,共5页
为了更高效地消纳煤炭加工中产生的煤泥,提出了大型循环流化床(CFB)锅炉全燃煤泥的目标。针对2台440 t/h CFB锅炉进行全燃煤泥的改造,在改造过程中开发了炉顶可通水冷却的煤泥给料技术、排渣自密封技术、低风量低床压调节控制技术,并研... 为了更高效地消纳煤炭加工中产生的煤泥,提出了大型循环流化床(CFB)锅炉全燃煤泥的目标。针对2台440 t/h CFB锅炉进行全燃煤泥的改造,在改造过程中开发了炉顶可通水冷却的煤泥给料技术、排渣自密封技术、低风量低床压调节控制技术,并研发了新型多功能低温省煤器。改造后的机组煤泥消耗量大幅提升,各项运行指标均处于设定范围内,成功消除了床压大幅波动和大渣自流等现象,显著降低了受热面的磨损,节约了发电成本,实现了大型CFB锅炉全燃煤泥的安全、稳定、高效运行。 展开更多
关键词 循环流化床 全燃煤泥 炉顶给料 床压 排渣
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流化床锥形阀流量特性实验研究 被引量:1
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作者 肖惠仁 姚禹歌 +6 位作者 张缦 吕俊复 张扬 祁传西 陶世健 胡昌华 王振山 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1694-1700,共7页
锥形阀作为一种性能优异的灰控阀,其调节性能对外置换热床的稳定运行十分重要。目前有关锥形阀流量特性的研究尚处于起步阶段,工业上设计和使用锥形阀大都通过经验选取,缺乏可靠理论依据。为此,设计并搭建了带锥形阀的小型流化床实验台... 锥形阀作为一种性能优异的灰控阀,其调节性能对外置换热床的稳定运行十分重要。目前有关锥形阀流量特性的研究尚处于起步阶段,工业上设计和使用锥形阀大都通过经验选取,缺乏可靠理论依据。为此,设计并搭建了带锥形阀的小型流化床实验台,开展不同锥形阀开度x、流化风速u、初始床料高度h、阀体标称尺寸D对应工况实验,以探究开度、流化风速等因素对锥形阀流量特性的影响。为保证实验过程中床层高度及床压的稳定,对给料机流量与频率关系进行标定,从而可通过调节给料机流量使得其与阀流量保持动态平衡关系。在实验前通过马尔文粒度分析等,测得了实验颗粒的尺寸分布、堆积密度、真实密度等物理性质。实验结果表明,锥形阀开度x与阀流量之间基本呈线性关系,这与流通面积与开度之间呈现的近似线性关系相匹配,此外在实验中存在满开度使得流量达到饱和流量,进一步增大开度流量保持不变。对阀内颗粒流动进行了分析,认为锥形阀本质上属于孔口流动系统,进一步发现锥形阀流量由进料流量和出料流量决定,给出了饱和流量点出现的理论解释并分析各因素对进料和出料流量的影响。实验中发现流化风速u对阀流量影响较小,流化风速从2.5u_(mf)增加到5u_(mf),流量仅增大2%左右,同时发现床压基本不随流化风速变化。初始床料高度h的增加主要影响床压,进而对锥形阀流量造成影响,随着h的增大,饱和流量G_(m)及对应的满开度x_(m)也有小幅度增加,同时Gm的增加幅度大于x_(m)。不同标称尺寸下,锥形阀的流量变化规律相似,饱和流量与阀体标称尺寸s之间大致呈现出2.1次方关系,满开度与阀体尺寸之间近似呈线性关系,结果可用于工业过程中锥形阀的设计与运行控制。 展开更多
关键词 锥形阀 流量特性 循环流化床锅炉 孔口系统
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煤燃烧成灰发射率研究进展
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作者 姚禹歌 蒋苓 +4 位作者 张缦 杨海瑞 吕俊复 何维 周棋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期1170-1178,共9页
煤燃烧成灰发射率是炉内传热的重要参数,对于电站锅炉的设计与安全运行均有重要意义。为了系统性地概述煤灰发射率的研究现状,为实际应用中煤灰发射率的确定提供参考,总结了煤灰发射率的主要影响因素和预测模型。煤灰发射率主要影响因... 煤燃烧成灰发射率是炉内传热的重要参数,对于电站锅炉的设计与安全运行均有重要意义。为了系统性地概述煤灰发射率的研究现状,为实际应用中煤灰发射率的确定提供参考,总结了煤灰发射率的主要影响因素和预测模型。煤灰发射率主要影响因素包括:波长、温度、表面状态和化学组成。煤灰不是灰体,其光谱发射率随波长变化。波长与表面状态是煤灰光谱发射率的主要影响因素;温度与表面状态是煤灰总发射率的主要影响因素。Fe元素是主要影响煤灰发射率的化学元素,然而化学组成对于煤灰发射率的影响相对较小,并取决于波长、温度和表面状态。目前关于煤灰发射率影响因素的研究大多属于定性研究,难以给出具有普适性的定量结论。煤灰发射率的预测模型可以分为两类,一类是基于物理过程建立的预测模型,一类是基于实验数据得到的经验模型和半经验模型。前者涉及到散射相关的计算和光学常数的选取,较为复杂;后者虽然具有形式较为简单的表达式,便于计算,但是有较多特定的限制条件,应用范围相对较小。目前还几乎没有同时涵盖多种影响因素,可以广泛应用的经验模型或半经验模型,因此煤灰发射率的测量是必要的。有关数据的补充,建立起不同种类煤灰和主要成分发射率的数据库,对于实际应用和预测模型的完善都会有很大帮助。 展开更多
关键词 煤燃烧 发射率 煤灰颗粒 影响因素 预测模型
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制粉系统气固分配器气固两相的数值模拟
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作者 尚曼霞 姚禹歌 +2 位作者 张缦 黄中 杨海瑞 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期17-24,共8页
制粉系统中制粉乏气与煤粉的混合物分离由气固分配器来完成,气固分配器上、下出口的气固分配特性对锅炉的安全运行及污染物控制有很大影响。本研究使用计算流体动力学(CFD)软件对气固分配器内的气固流动进行了数值模拟,计算采用了稠密... 制粉系统中制粉乏气与煤粉的混合物分离由气固分配器来完成,气固分配器上、下出口的气固分配特性对锅炉的安全运行及污染物控制有很大影响。本研究使用计算流体动力学(CFD)软件对气固分配器内的气固流动进行了数值模拟,计算采用了稠密离散相模型(DDPM)和颗粒流动力学理论(KTGF)的四向耦合方法,并预测了制粉乏气和燃料颗粒在上、下出口处的质量分布。结果表明:入口气体流速v_(in)和颗粒直径D_(p)对气固分配器的气固分配特性均有重要影响。提高入口气体流速v_(in)和增大颗粒直径D_(p),既有利于提高气固分配器的分离效率,又有利于降低气固分配器上出口乏气含粉量:在保持其他参数不变时,v_(in)由10 m/s提高到20 m/s,分离效率提高了23.7%,乏气含粉量降低了73.3%,D_(p)由10μm增大到25μm,分离效率提高了45.6%,乏气含粉量降低了98.9%;均有利于锅炉的安全运行及污染物控制。 展开更多
关键词 气固分配器 制粉系统 数值模拟 DDPM 质量分布
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热电偶熔敷埋设法测量CFB锅炉壁温的实验研究 被引量:2
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作者 姚禹歌 吕俊复 +3 位作者 张扬 陈书洁 张缦 杨海瑞 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期326-330,共5页
受热面管壁温度是反映锅炉安全的重要参数。在循环流化床(CFB)锅炉中,由于炉膛和流化床换热器中高浓度固体颗粒物对受热面的剧烈冲刷,故在壁温测量中,传统放置热电偶的方法不可用。该文提出了一种可以应用于CFB锅炉的受热面壁温测量的方... 受热面管壁温度是反映锅炉安全的重要参数。在循环流化床(CFB)锅炉中,由于炉膛和流化床换热器中高浓度固体颗粒物对受热面的剧烈冲刷,故在壁温测量中,传统放置热电偶的方法不可用。该文提出了一种可以应用于CFB锅炉的受热面壁温测量的方法:热电偶熔敷埋设法,即将热电偶贴壁式放置在待测锅炉受热面壁面上,熔敷金属熔化后敷设在热电偶表面形成熔敷层。通过实验对于所述测温方法进行可行性验证,针对两种不同的熔敷金属形状,比较实际管壁温度和所提出方法的测量值,并给出了实际管壁温度的计算方法。结果表明:在不同工况下,两种熔敷金属形状的测量值与实际管壁温度的偏差分别在±3℃和±7℃之内,该方法可以应用于锅炉受热面壁温的测量。 展开更多
关键词 管壁温度 热电偶 熔敷金属 循环流化床锅炉
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Restart-up Performance of a CFB Boiler after a Sudden Power Failure Accident 被引量:2
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作者 yao yuge JIANG Ling +5 位作者 XIAO Huiren DENG Boyu ZHANG Man ZHANG Yang YANG Hairui LYU Junfu 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第3期830-839,共10页
Due to the massive bed materials in its typical main loop,a circulating fluidized bed(CFB)boiler may face greater trouble in operation and restart-up if an unplanned sudden power failure happens in the power plant.Thi... Due to the massive bed materials in its typical main loop,a circulating fluidized bed(CFB)boiler may face greater trouble in operation and restart-up if an unplanned sudden power failure happens in the power plant.This study aims to explore the restart-up performance of a 170 t/h natural circulation CFB boiler after a sudden power failure and evaluate whether the hot restart-up can be realized.The heat transfer process after the restoration of the primary air is modeled.Validating the isothermal property of the bed after the restoration of the power and air supply,the correlation among the accident duration time,bed temperature after the power restores,inlet air temperature,air supply time,and air velocity is proposed.The predicted results indicate that the major influencing factor of the bed temperature during this process is primary air velocity.To provide guidelines for judgment on whether the hot restart-up can be realized,the maximum values of the air supply time and accident duration time for hot restart-up for different types of coals are given.The results show both of them have a rapid decrease as the coal ignition temperature in a CFB boiler increases from 450°C to 650°C,which also means that the coal ignition temperature plays a very important role in the restart-up process.Based on the simulation results of bed temperature during the accident,it is also estimated that the drum level drops by 77.7 mm after 8 hours but still stays in the permissible range. 展开更多
关键词 CFB boiler sudden power failure restart-up drum level bed temperature
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