流化床-Fenton法降解亚甲基蓝废水

为了有效地处理偶氮染料废水,结合流化床和Fenton这2种工艺建立了流化床-Fenton法,并使用该法进行偶氮染料废水的处理,分析H_2O_2和Fe^(2+)投加量及pH对偶氮染料废水中亚甲基蓝降解效果的影响。结果表明,在反应时间为45 min、pH为3.5,COD与H_2O_2、Fe^(2+)质量浓度比为1:1.1:0.2时,COD去除率可达84%;pH为4.5~5.5时,COD去除率仍能保持在70%以上。表明流化床-Fenton法在降解亚甲基蓝方面要优于传统Fenton工艺,同时该法还能减少铁盐使用量,这对于减少铁泥产量、降低工艺运行成本具有重要意义。

流化床-Fenton技术深度处理印染废水

采用填充石英砂的流化床-Fenton技术深度处理印染废水,以印染废水COD去除率为指标,探究石英砂填充率、反应时间、pH、Fe^2+浓度、H2O2用量对处理效果的影响。结果表明,优化反应条件为石英砂填充率15%、反应时间60 min、pH=4、Fe^2+浓度0.2 mol/L、H2O2用量0.7 mL/L,流化床-Fenton技术对印染废水的COD去除率达到76.5%。

生物流化床-Fenton-曝气生物滤池组合工艺深度处理垃圾渗滤液的中试研究

针对杭州市某垃圾填埋场的技术改造要求,采用生物流化床-Fenton高级氧化-曝气生物滤池组合工艺对填埋场渗滤液进行深度处理。通过建立中试装置,着重探讨各工艺单元对其处理效果的影响。研究表明,经过生物流化床处理后,氨氮平均去除率可达89.9%,出水氨氮质量浓度稳定低于10 mg.L-1。Fenton单元在系统运行参数为:反应pH为2,n(H2O2):n(Fe2+)=1:1,m(H2O2):m(COD)=2:1,出水pH调整至8,采用两级加药的投加方式,反应时间约为80 min,此时COD平均去除率为71.3%,再经过两级BAF处理后,出水COD稳定低于100 mg.L-1。渗滤液经该组合工艺处理后,除总氮外其它指标可稳定达到生活垃圾填埋场污染控制标准(GB 16889-2008)排放限制标准。渗滤液的处理费用约为14.69元.m-3。

循环流化床高碱煤气化技术研发及应用进展

系统回顾了循环流化床高碱煤气化技术的研发及应用历程,重点概况了在高碱煤基础理化特性、气化反应特性及碱金属的迁移特性、防结渣技术研究及循环流化床高碱煤气化工程应用四个方面的进展与成果。梳理了高碱煤的煤质特征、碱金属的赋存形态和含量、前处理方法对碱金属含量测定的影响,以及高碱煤的燃烧和成灰特性。总结了煤种、反应进程、气化温度、氧碳摩尔比、反应气氛等对高碱煤气化性能指标和气化灰结渣特性的影响。阐述了配煤、添加剂及更换床料等方法对预防高碱煤气化结渣的作用和反应机理,采用刚玉做床料实现了循环流化床高碱煤气化中试装置稳定运行。评述了循环流化床高碱煤气化技术的自主创新以及在工业燃气、合成气领域的成功应用。最后,从建立高碱煤气化用煤数据库、开发纯用高碱煤的气化技术、开发高效脱碱及原位耦合利用革新技术、探索高碱煤与其他物料协同利用技术并制备高性能材料四个方面展望了未来高碱煤气化技术的发展方向。

流化床反应室内铁矿石的临界流化特性

U型反应室是悬浮焙烧装备的核心部件,明确其内物料的临界流化特性具有理论与实践意义.为此,自行搭建了冷态试验系统,并以赤铁矿粉、氧化铝粉为原料,研究了松动风量、物料性质对物料临界流化特性的影响规律,并对原有经验公式进行了修正.结果表明:临界流化气速随物料粒度、密度的增加而增加;在松动室床层为固定床的条件下,临界流化气速随松动风量的增大而减小;修正后的过程方程与试验数据吻合较好,可用于反应室内物料流化行为的预测.研究结果利于悬浮磁化焙烧技术实体化,对该技术工业应用具有一定的指导意义.

生物质循环流化床机组协调系统模型研究

针对生物质循环流化床(CFB)机组,通过机理分析,研究了生物质燃烧的动态过程,建立了生物质CFB锅炉燃料侧燃烧模型。通过能量守恒,确定了生物质CFB机组汽水侧和汽机侧主要参数之间的函数关系,建立了负荷控制系统模型。基于某30 MW生物质CFB机组实际运行数据,通过稳态工况推导、回归分析和遗传算法辨识了模型的参数和函数关系,在Simulink软件平台验证了模型的结果并进行了模型阶跃试验。结果表明:模型的输出与实际数据能较好地吻合,主蒸汽压力、负荷的平均相对误差均在4%以内,阶跃响应符合实际经验,证明建立的模型能够反映机组的动态特性。

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。

硫酸铝对高掺量流化床粉煤灰基泡沫混凝土性能的影响

随着新型循环流化床燃煤技术的发展,循环流化床粉煤灰(CFBFA)的排放量日益增加。结合我国北方地区冬季严寒时保温隔热材料需求量大的现状,采用高掺量CFBFA制备具有保温隔热性能的泡沫混凝土。针对泡沫混凝土存在的凝结时间长以及早期强度低等问题,本工作掺入硫酸铝进行改性,研究并分析了硫酸铝掺量对泡沫混凝土密度、强度和导热系数的影响。利用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)以及扫描电子显微镜(SEM)等研究了硫酸铝作用下CFBFA基泡沫混凝土的水化产物和微观形貌。此外,还利用3D轮廓仪分析了泡沫混凝土的孔隙结构。结果表明,硫酸铝促进了本体系早期AFt的生成,与基准组(硫酸铝掺量为0%(质量分数,下同))相比,15%硫酸铝掺量的CFBFA基泡沫混凝土的初凝时间缩短了470 min,10%硫酸铝掺量的泡沫混凝土3 d强度可达到10.43 MPa,导热系数为0.31 W·m^(-1)·K^(-1)。这种泡沫混凝土具有较快批量化生产的潜力。

差速流化床及差速循环流化床锅炉

介绍差速流化床的历史背景、工作原理以及低速床内埋管防磨效果和与差速循环流化床相匹配的带加速段卧式旋风分离器结构及其应用。综述了江联重工集团股份有限公司35~220 t/h差速流化床的研发成果,以及哈尔滨工业大学在10~130 t/h差速循环流化床研发方面取得的业绩。比较了常规循环流化床与差速循环流化床的优缺点,在燃烧低热值燃料时差速循环流化床比常规循环流化床具有显著的优越性。

240t/h循环流化床锅炉深度灵活调峰工程示范

煤电深度灵活调峰是促进可再生能源电力消纳、减少CO_(2)排放的重要举措。但燃煤锅炉深度灵活调峰存在负荷下调深度受限和NOx排放高的技术难题。本文首次采用循环流化床耦合煤粉预热的技术路线,改建了现役240 t/h高温高压循环流化床锅炉,试验结果表明,锅炉负荷调节深度降低18%,且实现了零喷氨超低NOx排放。240 t/h循环流化床锅炉深度灵活调峰工程示范的成功运行,为燃煤电站深度灵活调峰技术的发展提供了支撑。

燃煤循环流化床锅炉掺烧污泥应用研究进展

利用循环流化床锅炉合理处置产量大且含有有害物质的污泥,可使其烟气中污染物排放浓度达标,因而燃煤循环流化床锅炉掺烧污泥具有广阔的应用前景。从污泥的掺烧现状、掺烧机理、燃烧工况、存在问题以及优化方案等方面对燃煤循环流化床锅炉掺烧污泥进行综述研究。煤炭与污泥混燃可实现燃料特性互补,消除单一燃料的负面特性。结合国内外燃煤循环流化床锅炉掺烧污泥相关工艺,指出现阶段我国污泥掺烧对燃烧效率、锅炉运行以及烟气污染物排放的影响,并提出优化工况的具体措施。综合认为,燃煤循环流化床锅炉掺烧污泥可实现污泥的减量化、无害化、资源化处置,需从污泥预处理、锅炉系统优化、数值模拟等多角度出发,进行系统优化设计和改造,以确保混合燃料在炉内高效燃烧、达标排放。

循环流化床锅炉快速变负荷调节技术研究进展

在“碳达峰”与“碳中和”背景下,煤电是我国目前可再生能源大规模消纳的最经济调节电源。循环流化床燃烧技术因具有低负荷稳燃能力强、污染物控制成本低、负荷调节范围宽等独特优势在煤电深度灵活调峰中担当重要角色,但其独特的燃烧方式导致变负荷速率慢,无法满足未来可再生能源大规模并网的调节需求。该文结合循环流化床锅炉的燃烧原理及应用场景,深入分析制约循环流化床锅炉变负荷速率的关键影响因素,包括循环灰的流动惯性、燃料的反应惯性、床料与耐火耐磨材料的传热惯性、污染物排放等。此外,对可行的循环流化床快速变负荷调节技术进行探讨与分析,可为我国燃煤循环流化床锅炉深度与快速灵活调节技术的工业应用提供一定参考。

循环流化床大气污染物机理模型及关键状态变量研究

基于循环流化床机组炉内脱硫、炉内自脱硝和选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术等,对循环流化床锅炉(CFB)机组大气污染物排放进行了研究,建立了CFB机组炉内燃烧模型以及污染物生成、脱除模型,并对影响污染物排放的关键状态变量进行了分析。结果表明:所建立的循环流化床机组SO_(2)和NO_(x)排放模型可以较好地拟合实际运行数据,且具有一定的预测效果和较强的模型通用性;即燃碳的燃烧影响了炉内还原气氛,其会显著影响炉内NO_(x)的还原;活性石灰石量以及炉膛温度是影响SO_(2)与活性石灰石固化反应的主要因素,相对较高的炉膛温度以及较少的活性石灰石存量均会使SO_(2)排放质量浓度升高,但温度越高,NO_(x)的排放水平越低。

330 MW循环流化床锅炉深度调峰技术

为推进“双碳”政策的实施,消纳波动性较强的新能源并网发电,当前对火电机组的深度调峰要求越来越高。循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉机组在深度调峰低负荷运行工况有着先天优势,但实现20%以下的超低负荷运行依然面临众多的困难,如炉内流化的稳定性、氮氧化物的排放及炉内局部超温带来的安全性等问题。以某330 MW CFB锅炉的深度调峰技术应用为例,介绍了输煤筛分破碎系统、风帽节流圈、下二次风管等机组部件的改造,并配合烟气再循环等技术应用,成功实现了18%的超低负荷深度调峰运行,同时也很好地控制了NOx的排放。最后总结了CFB机组超低负荷深度调峰技术的关键点和难点,对深度调峰运行带来的潜在问题进行了分析,并提出了相应的解决措施。研究结果具有重要的工程借鉴作用。

超临界循环流化床锅炉水冷壁吸热偏差计算及深度调峰水动力特性

超临界循环流化床锅炉在深度调峰过程中受热负荷及质量流速变化的影响容易出现管壁拉裂、超温爆管等安全问题,故有必要对锅炉深度调峰负荷时热偏差系数、水动力特性进行计算研究。该文根据超临界循环流化床锅炉水冷壁及水冷屏结构,建立水动力计算数学模型并运用实炉测量数据计算实炉热偏差系数,对310及110MW负荷实炉热偏差系数进行计算,并采用110MW负荷实炉热偏差系数对120及70MW(深度调峰负荷)的水动力进行计算,将120MW负荷时的出口汽温计算结果与实炉测量数据进行对比验证,对70MW深度调峰负荷水动力计算结果进行分析。结果表明:循环流化床锅炉高低负荷时热偏差系数分布规律不同,在相近负荷时炉膛热偏差系数呈现出一致性,并且锅炉在70MW深度调峰负荷时,锅炉能安全稳定运行。深度调峰负荷时循环流化床锅炉吸热偏差系数及水动力特性的计算研究,为现有火电机组进行灵活性深度调峰优化改造提供一定的理论基础。

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。

循环流化床气固流态化实验平台的设计及应用

为开展卓越工程科技人才培养,基于气固流态化专业实验分析,研制了一套循环流化床气固流态化实验平台。该平台包括多功能循环流化床实验装置和配套测量系统。实验装置主体由有机玻璃制成,分为颗粒内循环回路和颗粒外循环回路。通过改变颗粒回路中的操作条件可观测流型转变和流化速度对床层压降的影响并进行颗粒循环回路压力测试、颗粒质量浓度分析等实验,同时测量系统可对实验过程中压力及颗粒浓度数据进行实时采集。本实验平台实验数据可为循环流化床故障诊断和工业生产提供参考。

超临界660 MW循环流化床锅炉NO_(x)排放控制困难分析及处理

为解决某电厂超临界660 MW循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉满负荷运行NO_(x)排放较难控制、瞬时值易超过超低排放限值且选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝系统氨耗量较大氨逃逸严重的问题,现场进行了NO_(x)原始排放、SNCR脱硝效率、CO质量浓度及底渣可燃物的试验,并进行了二次风量布置优化试验。研究发现:锅炉原始NO_(x)排放较低,满负荷运行时不超过120 mg/m^(3)(标准状态,下同);中低负荷时NO_(x)质量浓度低于50 mg/m^(3),但炉膛前后NO_(x)质量浓度偏差较大,烟气中的NO_(x)主要在炉膛前部产生。NO_(x)排放较难控制的原因是SNCR脱硝效率较低和炉膛给煤不均。6台分离器入口的SNCR脱硝效率均低于50.0%,其中B、C、E、F 4台分离器脱硝效率低于40.0%。此外,从原始NO_(x)生成来看,根据炉膛深度方向上床温分布、底渣可燃物质量分数和CO质量浓度变化可以确定,炉膛给煤不均也对满负荷NO_(x)排放控制影响显著。当前,电厂若不进行给煤系统改造暂无法实现给煤均匀,但可以通过调整炉膛深度方向二次风量配比降低原始NO_(x)生成,降幅可达9.77%。

污泥与煤流化床混燃特性

污泥与煤混燃能够有效改善燃料的着火和燃烧特性,实现污泥的无害化与资源化利用。市政污水在消毒和脱水过程中引入的氯元素会增加市政污泥中氯的质量分数,进而对锅炉换热面和环保设备产生不利影响。利用热重-傅里叶红外分析仪和鼓泡流化床反应器,考察了不同操作条件对燃料着火、氯元素析出、灰粒径和元素分布的影响规律。结果表明,污泥中的挥发分较高,在其微商热重曲线中有3个失重峰,且最大失重峰出现在挥发分析出和燃烧阶段。随着污泥掺烧比例增加,燃料的着火温度和燃尽温度降低;烟气中CO、NO和SO_(2)的体积分数随着污泥掺烧比例的增加而增加,污泥中较高的挥发分促进了CO的生成,同时减弱了密相区的还原性气氛,不利于NO的还原;燃烧过程中,无论是热重还是流化床实验均表明燃料中85%以上的氯元素都以HCl形式析出,且灰对HCl的自捕集作用较弱,燃料中绝大多数氯元素最终都以气态HCl形式进行排放;飞灰的平均粒径随着污泥掺烧比例的增加而减小;随着污泥掺烧比例的增加,飞灰中钾、磷和铁的质量分数显著上升,尤其是磷元素的增幅最为明显。

导流板对喷雾流化床内颗粒生长过程影响的模拟

喷雾流化床内湿法造粒过程已广泛应用于能源、制药、食品和化工等各种工业领域,然而流化床中的颗粒生长过程涉及到复杂的气-液-固三相相互作用,进而难以实现造粒过程的精确控制。基于离散单元模型,通过添加液桥力模型和颗粒生长模型开展喷雾流化床内导流板结构对床内颗粒流动和生长特性影响的研究,分析颗粒流化状态对颗粒生长均匀性的影响。研究发现,在本文工况内,随着床内导流板长度的增加、导流板间距和高度的降低,颗粒流化状态得到改善,颗粒生长区域进一步扩大,颗粒循环时间增加,单次颗粒涂层增长量降低,颗粒生长得更均匀。