超超临界循环流化床锅炉技术研发进展

随着技术进步和对节能减排需求的提升,更先进的超超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉技术成为行业发展趋势。该文探讨了超超临界CFB锅炉技术的设计理念,包括流态化燃烧、水动力系统、污染物控制及系统集成等关键技术。分析大尺寸炉膛内流态化燃烧的均匀性和燃尽性问题,探讨了不同炉型燃烧系统设计;研究超超临界压力下低质量流速垂直管圈水动力系统的设计方案;提出在大截面和高炉膛条件下污染物控制的设计思路;通过对锅炉燃烧技术、热力系统及辅助系统的耦合特性分析,指出燃烧侧与蒸汽侧系统设计的优化方向。基于对关键技术的深入研究和超临界CFB锅炉的实践经验,形成了多种超超临界CFB技术方案,多个采用不同技术方案的项目已进入到工程应用阶段,其中可靠、灵活、清洁和高效是设计中的关键考量。期望这些多样化的超超临界CFB技术路线能够在未来发展中展现出灵活性和低碳优势。

超(超)临界电站锅炉外部检验分析

超(超)临界电站锅炉的使用和运行管理水平决定了机组的安全性,及时通过外部检验发现问题并进行处理是行之有效的方法。本文归纳了外部检验具体项目,在收集汇总了大量超(超)临界电站锅炉检验结果的基础上,分类统计了各检验项目发生问题的概率,并对主要问题可能引起的安全风险进行了分析。检验人员在确定检验方案时,可参考该统计结果,能够提高外部检验工作的质量及时效性,为保障锅炉的安全稳定运行发挥作用。

浅析1000MW二次再热塔式锅炉蒸汽吹灰系统设计

以1000MW超超临界二次再热塔式锅炉为例,对锅炉蒸汽吹灰系统进行了介绍,对吹灰器布置特点、汽源选择和管路系统的特点进行了介绍。

超超临界锅炉启停过程中汽水分离器温度场与应力场数值模拟计算

随着可再生能源行业的发展,更多火电机组需要参与调峰运行,这对锅炉的启停速度、运行的灵活性和安全稳定性提出了更高要求。汽水分离器是超超临界机组的核心厚壁承压部件,在启停过程中由于温度场的变化会产生热应力,从而引起应力损伤和疲劳损伤。通过有限元数值模拟对汽水分离器在不同启停过程中温度场与应力场进行了研究,获得了温度、热应力和总应力随时间变化的规律。研究结果表明,启停过程危险点位置始终处于筒身与引入管连接区域,不同启停过程中冷态启动应力幅值最大,为362 MPa。对冷态启动下3种加速方案进行仿真分析表明,不同方案启动结束阶段瞬态总应力无明显差异(365 MPa)。

不带外置床的700 MW超超临界循环流化床锅炉失电后水冷壁安全计算分析

通过对某660 MW电厂失电事故过程中烟气温度、蒸汽温度及工质流量的变化规律进行分析,得到了炉膛密相区、过渡区及稀相区热负荷随时间的变化规律。在此基础上,以某700MW超超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉为对象,建立了失电事故发生后水冷壁内的流动传热计算模型,开发了以Fortran语言为基础的水冷壁内瞬态特性计算程序。分别对密相区、过渡区及稀相区进行分析,通过计算得到了失电后的水冷壁壁温及出口工质温度等热力参数的变化规律。计算结果表明:失电后水冷壁密相区出口的最高壁温为558.6℃,稀相区出口的最高壁温为579.6℃,不需要配备紧急补水泵来保证失电后水冷壁的安全。研究结果可为电厂处理超超临界CFB锅炉失电事故提供指导。

钢球堵塞引起S30432屏式过热器爆管的失效特征分析

以试运行阶段就发生因钢球堵塞造成过热蠕变爆管的某600MW超超临界锅炉屏式过热器为例,通过宏观检查、尺寸测量、化学成分分析、力学性能分析、金相分析、维氏硬度试验和扫描电镜观察等方法,并与相邻管子进行对比,得出了钢球堵塞引起S30432爆管失效的特征。结果表明:爆口部位的管径、壁厚、蠕变孔洞、蠕变裂纹及老化程度等方面存在明显特征,除爆口部位及弯管部位外的各项试验结果均符合标准对新管的要求,但其材质状态已明显差于相邻管子。

烟气再循环对350 MW CFB锅炉深调运行特性影响

为解决超临界CFB锅炉超低负荷时流化安全性及NO_(x)超低排放,引入烟气再循环技术,以某电厂超临界350 MW CFB锅炉为研究对象,搭建了循环半干法脱硫后烟气的再循环辅助调峰系统,基于运行实测数据,研究该锅炉在30%~60%负荷率下烟气再循环对平均床温、分离器入口温度、排烟温度、炉膛出口烟气NO_(x)、CO质量浓度、飞灰及底渣可燃物含量、汽水参数等运行参数的影响,试验结果表明:烟气再循环协同下,30%~60%负荷SNCR脱硝后NO_(x)最终排放小于50 mg/m^(3),30%负荷实现锅炉原始NO_(x)超低排放;床温降低15~22℃,炉膛出口烟温提高10~13℃,主再热汽温在558℃以上;随锅炉负荷降低,飞灰及底渣含碳量升高,CO质量浓度未见大幅增加;40%负荷炉膛二次风SNCR脱硝NO_(x)降幅约15 mg/m^(3);负荷上升/下降变化最小速率1.23%Pe;30%负荷及以上保持干态运行,水冷壁壁温最大偏差55℃,屏过及屏再最大壁温差分别55、47℃,均未出现壁温超温。

核准制下超超临界火电机组NO_(x)排放特性的数值模拟

围绕新建火电项目核准制度,以某新建超超临界火电机组1000 MW四墙切圆燃煤锅炉为研究对象,运用FLUENT数值计算软件对其进行1:1实体建模,选择对应的数学模型,采用数值模拟的方法对燃煤锅炉在不同过量空气系数、磨煤机组合方式以及锅炉负荷率下的NO_(x)生成特性规律进行了研究。结果表明:炉内过量空气系数在1.1~1.15时可取得较低的NO_(x)排放及较高的燃烧效率。6层燃烧器全部投运工况下,锅炉燃烧NO_(x)生成量较多,投运5层燃烧器时,磨煤机组合方式为ABCDE可取得最低的NO_(x)排放,组合方式为BCDEF时NO_(x)排放浓度最高。随负荷减小炉内温度下降,NO_(x)生成量减少,而气流组织和燃尽度较差。

燃用高碱煤1000MW超超临界一次再热锅炉炉膛特征参数的选取研究

研究了高碱煤锅炉炉膛特征参数的选取,对1000MW超超临界一次再热锅炉炉膛尺寸的选择进行了探究。

某电厂660MW超超临界锅炉过热器和再热器欠温原因分析

火力发电锅炉实际运行中,常常存在一次汽和二次汽欠温的问题,这两个问题都会对锅炉安全和经济运行带来较大影响。本文以某电厂660MW超超临界锅炉为例,重点分析造成锅炉一次汽和二次汽欠温的原因,为同类型机组改造提供参考和借鉴。

某电厂660MW超超临界锅炉再热器调整改造分析

某电厂660MW超超临界锅炉通过168小时试运后,出现了机组在低负荷运行时再热汽温偏低的问题,对锅炉低负荷下的运行经济性带来较大的影响。本文主要分析造成机组低负荷运行再热汽温偏低的原因,并给出再热器调整改造的方案。

1000 MW超超临界机组精处理系统改造及智能化升级

某电厂2×1000 MW超超临界机组锅炉给水采用加氧处理(OT),利用西安热工研究院“火电厂高速混床运行性能诊断及优化专家系统”对精处理高速混床和再生系统进行诊断,发现运行末期泄漏离子、再生系统缺乏智能监控装置及再生酸碱用量大等问题。应用树脂输送图像智能识别及控制仪(IRIC)和双层多孔板布水装置改造后,树脂体外再生过程实现了智能控制,树脂输送终点识别准确率100%;高速混床平均周期制水量增幅108%,出水Na^(+)和Cl^(-)含量均优于《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》(GB/T 12145—2016)要求,经济效益和安全效益显著。

塔式锅炉NO_(x)排放特性调整研究

某火电厂为了在满足机组发电效率的前提下尽可能挖掘锅炉NO_(x)排放的潜力,对1000MW超超临界塔式锅炉的NO_(x)排放特性进行了优化调整。结果表明,调整后锅炉的NO_(x)排放参数有了明显的改善。本次优化调整对今后同类型机组的运行和调整提供了一定的借鉴意义。

某660MW超超临界工程深度调峰改造技术方案

近些年国家大力发展新能源发电,传统火力发电机组已不可避免的承担起深度调峰的任务。为顺应国家电力发展大趋势,以某电厂660MW超超临界机组深度调峰改造为例,介绍相关改造方案。通过技术改造,达到了锅炉20%额定负荷的深度调峰的目标,为后续同类型机组深度调峰改造提供参考和借鉴方案。

“双碳”目标下钢铁企业煤气发电技术发展及影响

钢铁企业煤气发电技术有助于我国钢铁行业实现“双碳”目标以及应对欧盟碳边境调节机制(CBAM)贸易壁垒。通过研究钢铁企业煤气锅炉发电技术发展及其对钢铁企业碳排放的影响,年产粗钢1 000万t的钢铁企业采用新型高效超超临界参数煤气锅炉发电技术可减少二氧化碳年排放量188.57万t,较采用高温超高压煤气发电技术的相对减碳量增幅达15.71%。通过基于欧盟碳边境调节机制规则的计算分析,采用新型超超临界参数煤气锅炉发电技术的钢企钢材单位出口成本较我国钢铁行业总体水平降低约94.2元/t,相对降幅达10.9%。

1000 MW超超临界锅炉燃烧与脱硝过程优化

为解决锅炉燃烧过程受负荷指令、入炉煤种等因素影响会偏离设计工况,NO_(x)生成浓度偏高,进而导致锅炉效率降低,脱硝系统喷氨量过大等问题,以某发电有限公司1000 MW超超临界锅炉为研究对象,将自寻优控制技术、仿人智能控制技术、智能前馈技术替代原DCS系统中相关控制模块功能,实现锅炉燃烧优化和脱硝过程调整。结果表明:调整后的控制系统可以有效降低机组的发电能耗,一次风机能耗与飞灰含碳量降低所对应发电标准煤耗降低总量为1.04 g/(kW·h);脱硝系统入口NO_(x)浓度与脱硝系统喷氨量大幅降低,SCR入口两侧NO_(x)浓度均值由301 mg/m^(3)下降至219 mg/m^(3),降幅达到27%,脱硝系统两侧平均喷氨流量由327 kg/h降至197 kg/h,降幅为39%。所述方法可供同类锅炉改造参考。

660MW锅炉低负荷下燃烧特性的数值模拟研究

针对某电厂660 MW锅炉开展了低负荷下的炉内燃烧过程数值模拟研究,对比锅炉在30%BMCR(锅炉最大连续蒸发量)负荷和100%BMCR负荷下运行时炉内的燃烧特性,分析低负荷对炉内燃烧过程的影响。结果表明:低负荷工况下,炉膛内能保持较好的流场充满度,流场和温度场分布均匀,燃烧组织合理,可保证煤粉颗粒的着火和燃烧;30%BMCR负荷相较于100%BMCR负荷,锅炉中心纵截面平均温度降低了35.88%,燃尽区温度差距变大;低负荷工况能减弱火焰贴壁对炉膛热负荷的影响,改善壁面热负荷的分布情况,使煤粉更易着火、燃烧更充分。

超超临界二次再热机组锅炉吹管工艺探讨

超超临界二次再热机组项目建设在我国飞速发展,但锅炉的蒸汽吹管工艺至今仍未见详尽、可适用的技术导则作为支撑,各个项目采取的吹管方式不尽相同。本文通过对比不同项目超超临界二次再热机组锅炉蒸汽吹管的方式和过程,结合实际情况,探讨适用于多数二次再热机组锅炉的吹管工艺。

超超临界锅炉过热器泄漏失效原因分析及预防措施

超超临界锅炉过热器在锅炉传热系统中扮演着至关重要的角色,负责再加热从水冷壁出来的高温高压蒸汽,使其达到额定温度、压力,进入汽轮机做功。然而,过热器泄漏失效会导致系统效率下降、安全隐患增加等问题。过热器泄漏失效的主要原因包括材料缺陷、过热工况引起的腐蚀以及热应力引起的疲劳等。为了预防泄漏失效,可采取改进材料和制造工艺、控制水质、优化弯管结构等措施。综合应用这些措施,能有效降低泄漏失效的风险,确保锅炉系统的安全稳定运行。

超(超)临界煤粉锅炉水冷壁结焦问题综合治理

煤粉锅炉结焦问题是火电机组安全稳定运行的一个重大安全隐患。结焦的生成机理和产生形式又比较复杂。此外,煤炭价格近年来受市场影响一路走高。多数电厂为了节约成本,都会选择性地掺烧一些低价煤,随之也带来一系列诸如结焦和高温腐蚀等问题[1]。在此背景下,本文以某电厂660MW超(超)临界四角切圆燃烧锅炉水冷壁结焦综合治理为例,探讨目前国内火电机组常类似问题的处理思路和方法。