燃烧器燃烧高效低NOx排放建模与优化

燃烧器控制系统是实现燃烧器节能减排的核心,但由于燃烧器控制对象存在纯延迟、大滞后和多分布参数等特点,给控制过程造成困难。从燃烧器输入量到输出量的非线性关系入手,建立最小二乘支持向量机(LSSVM)燃烧效率和氮氧化物(NOx)排放量的数学模型,并结合遗传算法对反映燃烧状态的烟气O2量、CO量寻优,得到的O2量、CO量可作为燃烧器闭环控制的给定值,参与电子比调系统的优化控制。结果表明,利用LSSVM得到的预测结果的相对误差均小于0.8%,可实现较好燃烧状态预测;通过寻优的烟气O2量、CO量能够在保证燃烧效率略微降低的基础上,实现氮氧化物排放量的明显降低,使燃烧效率和氮氧化物排放量得到平衡,对燃烧器节能减排控制具有参考价值。

高温低氧气氛下煤粉燃烧低NOx排放特性研究

燃煤工业锅炉作为NOx的主要排放源之一,减排刻不容缓。介绍了煤粉燃烧过程中燃料型NOx、热力型NOx和快速型NOx的生成机理,并对煤中挥发分N及焦炭N对NOx的还原机制进行了探讨。同时,开展了工业锅炉高效低NOx液态排渣煤粉清洁燃烧技术的研究和工程应用实践。结果表明,在高温低氧气氛下,煤粉燃烧过程中能有效抑制NOx生成,并促使NOx还原成N2的有利因素,能够实现NOx排放低于150 mg/m^3的目标。

600MW机组锅炉水冷壁区域还原性气氛影响因素分析

针对某电厂600MW机组锅炉水冷壁区域存在严重高温腐蚀的问题,通过试验研究了配风方式、运行氧量等因素对水冷壁区域还原性气氛的影响.结果表明：600 MW负荷常规运行方式下,锅炉水冷壁区域还原性气体体积分数较高,CO体积分数为10000～30000μL/L,H2S体积分数为80～130μL/L;与高负荷工况相比,中低负荷工况下,锅炉水冷壁近壁处的还原性气体体积分数下降明显;随着燃尽风风门挡板开度的减小,锅炉水冷壁近壁处烟气中CO体积分数明显降低;随着运行氧量的提高,锅炉水冷壁近壁处的还原性气体体积分数均有不同程度的降低,但下降幅度较小;相对于其他磨煤机运行方式,停中间磨煤机运行工况下,锅炉水冷壁区域还原性气体体积分数整体较低;煤中硫分的升高会使炉膛水冷壁区域H2S体积分数明显上升,建议尽量燃用低硫分煤种.

通过煤粉浓缩预热低NO_x燃烧器实现高温空气燃烧技术的研究

以煤粉浓缩预热低NOx燃烧器(PRP)为例,说明了通过组织高温烟气回流快速预热低风煤比的一次风煤粉气流,可以在燃煤锅炉上实现具有高稳燃和低NOx排放性能的高温空气燃烧.工业试验和应用表明:PRP燃烧器特殊的预热室结构可以有效控制一次风粉的预热,快速加热煤粉颗粒并使之在达到燃烧器喷口时接近着火温度,因而具有优异的煤种适应性、低负荷稳燃能力和低NO排放特性,是在燃煤锅炉上实现高温空气燃烧的一种良好的燃烧器.

空气深度分级对低挥发分煤燃烧过程影响的研究

通过数值模拟研究了在一维燃烧炉上燃用低挥发分煤的条件下,空气深度分级和煤粉细度变化对煤粉燃尽过程和NOx排放的影响,得到了沿炉膛轴线方向上的温度、氧浓度和NOx的分布,表明空气深度分级后燃烧后期的氧量增加,炉膛温度水平提高,而煤粉细度的提高使得上述效果更加明显,因而燃烧效率提高和NOx排放降低,并通过实际燃烧试验验证了数值模拟结果。研究结果表明,对燃用低挥发分煤,采用空气深度分级技术和提高煤粉细度的措施,可以同时取得高效低NOx排放的效果。

自蓄热烧嘴的研制与实验研究

简述了自蓄热烧嘴系统的设计与研制过程,并利用该装置系统进行了实验室的实 验研究.研究结果表明:该装置系统既能高效回收烟气余热,又能大大幅度降低NOx的排放; 而且其设计原理合理,结构简单,具有进一步进行工业试验的价值.

空气分级燃烧降低NO_X排放技术的研究

利用Fluent数值模拟软件分析了空气分级对高温低氧空气燃烧污染物排放的影响。应用空气分级燃烧技术的燃烧器不仅使燃烧室内具有较高的温度水平,温度场均匀,燃烧效率高,而且NOX的生成量也较低,可以达到节约燃料和降低污染物的综合效果。计算结果分析表明:分级燃烧的二次空气配比对燃烧室内的NOX排放有较大影响。当一次空气占40%左右时,NOX排放最少。

烟气再循环实现低NO_X排放的实验研究

实现高温空气燃烧技术的关键是控制燃烧区内的含氧体积浓度。建立了一套小型高温空气燃烧系统。采用炉外烟气再循环实现高温空气燃烧所需要的低氧环境。对烟气再循环对高温空气燃烧NOX排放特性的影响进行了实验研究,并分析了燃烧室的温度分布情况,总结了NOX及燃烧特性随烟气再循环率的变化的规律。

煤粉燃烧过程中H_2S生成机理研究进展

本文综述了H_2S生成的总包反应机理和详细反应机理,分析了相关研究中还需进一步解决的问题。在此基础上,提出了多孔壁风耦合空气燃烧技术,以抑制煤粉燃烧过程中H_2S的生成。初步的实验结果表明,该技术可望在实现低NO_x排放和高效燃烧的同时,有效抑制水冷壁面附近H_2S的生成。今后的研究应集中在完善H_2S生成的总包反应机理、修正其详细反应机理及构建简化机理,并论证多孔壁风耦合空气分级燃烧技术优势。

炉膛火焰图像数字技术在电厂锅炉燃烧优化控制中的应用

在大型电厂锅炉上,采用计算机图像采集处理技术将炉膛看火电视装置获取的图像信号转化为数字信号,通过计算机处理获得相应的温度图像,并在图像显示器上显示,给出燃烧状态综合监视图,为运行人员提供操作指导。针对电厂燃煤机组锅炉主蒸汽压力的滞后特性,首次从检测到的火焰图像中提取炉膛辐射能信号代替热量信号,以提高锅炉主蒸汽压力的稳定性,改善机组的负荷响应速度,同时,通过燃烧调整,找出最佳运行工况,优化燃烧,达到降低机组NO_x排放量、提高锅炉效率的目的。

300MW锅炉燃烧器改造及改造效果

天津大港发电厂#3锅炉机组投运后,出现了严重的水冷壁高温腐蚀,电厂对锅炉进行了换烧烟煤改造。介绍了锅炉及燃烧器的性能结构特点及本次改造效果。

高温空气燃烧技术的特点及其应用前景

高温空气燃烧技术(HTAC)是九十年代初在日本开发的一项新的燃烧技术。该项技术具有节约燃料、低NOX排放、热利用率高和减小设备尺寸等特点。分析了HTAC的火焰温度分布特征及其可降低NOx排放的原理。高炉煤气、焦炉煤气及94.5%高炉煤气与5.5%焦炉煤气的混合煤气应用于HTAC技术的理论计算结果表明，理论燃烧温度随着预热空气和燃气温度的升高而升高，因此HTAC技术可燃用传统燃烧方式不能使用的低热值燃气。此外，空气、燃气双预热可将排烟温度将得更低，热利用率提得更高。最后，指出了在燃油、燃气锅炉及煤(或可燃固体废弃物)气化系统中采用HTAC技术的可能性。

新型低NO_x燃气燃烧器数值模拟及改造

为了降低气体燃烧过程中产生的氮氧化物(NOx)含量,设计了适用于燃气燃烧过程的新型低NOx燃烧器。采用燃料与助燃空气特殊分级及亚音速超混合等技术,形成内外燃料旋流对冲效果,使燃料与助燃空气在炉内混合更均匀,以降低燃烧过程中产生的局部高温和NOx排放。借助CFD软件模拟了燃烧过程炉内温度及NOx生成量分布,并在120t/h燃气锅炉上进行了低NOx燃气燃烧器改造。分别通过模拟与试验对比了改造前、后炉内温度场和NOx排放质量浓度,验证了新型低NOx燃气燃烧器可以降低燃烧产生的局部高温和NOx排放质量浓度,可为燃气锅炉低氮改造提供借鉴。

劣质烟煤低氮燃烧模式下水冷壁高温腐蚀与硫化物沉积形成分析

大型燃煤机组超低排放改造中普遍采用炉内空气分级燃烧+低氮燃烧器改造技术,以显著降低炉内氮氧化物的生成。但随着入炉煤品质不断变差,煤中灰分与硫含量偏高,严重偏离设计煤种,低氮燃烧模式下水冷壁发生结焦与高温腐蚀的风险骤增。对某台330MW热电机组炉内分离燃尽风(seperated over fire air, SOFA)喷口与F层燃烧器之间水冷壁管表面的腐蚀层与沉积层样品进行了收集,发现管壁粘附的沉积物呈层状结构,物理剥离各层后分别进行了元素含量测定和矿物相表征,以及腐蚀层的形貌与元素能谱分析。结果表明:腐蚀层主要为多种铁的硫化物与氧化物和PbS,还含有少量As、Ge、Ga、Se和Zn等元素;水冷壁管沉积物内层和中层富集Fe、S、Pb和Zn元素,主要以FeS、FeS2、PbS,ZnS和ZnAl1.04S2.13形式存在,但Pb仅在内层富集;外层以硅铝酸盐、铝酸盐为主,含有少量硫化物。结合热力学计算可知,沉积层中Pb和Zn元素的富集,主要源于烟煤燃烧中析出的气态含Pb和Zn组分同H2S反应生成的,它们主要以冷凝和热泳沉积的方式到达壁面。沉积物中Zn和Pb富集量约是煤中Zn和Pb含量的3~4个数量级,可以用于评估炉内水冷壁管材硫化物的腐蚀程度。

基于我国新大气污染排放标准下的燃煤锅炉高效低NO_x协调优化系统研究及工程应用

新的大气污染物排放标准要求NOx排放值低于(100 mg/m3,为了达标排放,大型燃煤发电机组须采取锅炉低氮燃烧(low NOx combustion,LNB)加选择性催化还原法selective catalytic reduction,SCR)综合脱硝技术路线。在工程实践中,需要解决好锅炉LNB及SCR脱硝系统的安全性、环保性、经济性多目标协调优化问题。为此,该文系统分析了燃煤锅炉LNB运行调整与SCR脱硝系统的耦合优化问题,深入研究了锅炉高效低NOx调整优化技术,开发了燃煤锅炉高效低NOx协调优化系统(简称本系统)。目前,该系统成功应用在600MW超临界锅炉,能够实时指导运行人员及时调整机组运行状态,确保机组在各种工况下实现安全性、环保性、经济性多目标协调优化,取得了良好效益。

基于y增量型SGPC的火电机组脱硝控制

燃煤火电机组的NOx排放是接受国家环保部门实时监督考核的重要环保安全指标,由于选择性催化还原脱硝的纯时延特性,广泛应用的常规PID控制很难将出口烟气中NOx指标控制到理想范围内。介绍了一种基于γ增量型阶梯式广义预测控制的新型火电机组脱硝控制策略,在避免矩阵求逆的情况下结合相位补偿策略可有效提高大时滞对象的控制效果。该脱硝控制策略可有效提高火电机组NOx的控制品质,某600MW燃煤火电机组上应用该控制策略后出口烟气中NOx控制偏差明显减小。

天然气在无焰燃烧下的燃烧化学反应特性分析

研究了天然气在常温空气无焰燃烧状况下的燃烧反应。实验表明:燃烧反应在整个炉膛内同时进行,温度场均匀,高温区域小,因而活化能E较大的区域小,生成的原子基团易于抑制因燃烧温度高而导致大量的NO生成,易与其他组分反应,生成CO2和H2O,使得CO和NOx的排放浓度低,燃烧充分,燃烧效率高。

低NO_x排放高温空气燃烧技术的研究

利用Fluent数值模拟软件分析了空气分级技术对高温空气燃烧及污染物排放控制的影响。应用空气分级及高温空气燃烧技术的燃烧器不仅提高了燃料理论燃烧温度、温度均匀性及燃烧效率,同时大大降低了NOx排放量,实现了高效燃烧与降低污染物排放一体化综合效果。计算结果分析表明,空气分级燃烧的二次空气配比对燃烧室内的NOx排放有较大影响,当一次空气占40%左右时NOx排放最少。

超临界CO_(2)燃煤锅炉超低排放实验系统研制

研制了超临界CO_(2)燃煤锅炉烟气污染物超低排放全流程实验室试验平台,能够模拟和测试热态条件下超临界CO_(2)燃煤锅炉烟气特性和脱硝、脱硫和除尘性能。整个实验系统采用自稳燃煤粉炉+高温除尘+低尘SCR脱硝+石灰石-石膏法脱硫+多级烟气再循环的方案,按功能可分为燃烧模块、除尘脱硝模块、脱硫模块和多级烟气再循环模块,各个模块既相对独立(可单独解耦运行),又能在线联合运行。对该实验系统的工艺流程和各部分的结构、工作原理以及方案设计进行了介绍。初步的验证实验表明,该实验系统功能和性能良好,烟气污染物净化后能满足超低排放的要求。

高温微尘SCR一体化技术在水泥窑的成功应用

以登电水泥1000t/d新型干法炉窑高温微尘SCR一体化技术的成功应用为例,介绍该项技术的技术原理、设计方案、实施效果,并对方案的应用技术经济性做出分析。该文对今后同类新型干法炉窑的氮氧化物超低排放改造及该技术在大型水泥炉窑上的推广具有积极的参考和借鉴作用。