燃用超低热值燃料的燃气轮机及其热力分析

提出一种基于催化燃烧方式利用超低热值燃料的方法,介绍超低热值燃料催化燃烧燃气轮机的结构组成和原理并分析技术关键点,实验验证超低热值燃料稳定催化燃烧的可行性;并以百千瓦级功率为例进行燃气轮机热力循环计算和分析,验证燃用超低热值燃料燃气轮机装置可以实现,且可以发出有效功,为燃用超低热值燃料燃气轮机系统的研制开发提供切实可行的方法和依据。

超低热值循环流化床锅炉的研发及运行实践

结合为中煤龙化研发的220吨超低热值循环流化床锅炉,重点介绍超低热值产品开发理念,针对性措施,锅炉主要配套选型情况,将设计理想的运行状况与实际情况对照,最终得出超低热值循环流化床锅炉研发及运行结论。

超低热值煤气燃烧过程的数值模拟

根据超低热值煤气的特点,设计了低热值煤气燃烧器以及燃烧室。采用数值模拟方法对该燃烧系统内的燃烧特性进行了计算,计算结果表明空气预热温度以及该燃烧系统独特的蓄热体结构对提高燃烧稳定性具有重要影响。研究发现过量空气系数对燃烧也有重要影响,在过量空气系数为1.1时,低热值煤气能高效的燃烧。

壁面热损失对超低热值煤层气热逆流氧化的影响

建立了超低热值煤层气热逆流氧化的数学模型,运用计算流体力学软件进行数值计算,得到不同壁面热损失条件下超低热值煤层气热逆流氧化的温度场、甲烷转化率、最低甲烷浓度及最大换向半周期,并将数值计算结果与实验结果进行了对比。结果表明:改善氧化装置保温性能,降低壁面热损失,可以提高氧化床整体温度场和拓宽高温区域,有利于甲烷的充分氧化和热量提取;降低氧化装置壁面热损失,可以提高甲烷转化率,且进气速度越小影响越明显;减少氧化装置壁面热损失,可以降低装置维持自运行所需的最低甲烷浓度,有利于氧化装置的稳定运行;随着壁面热损失的下降,氧化床最大换向半周期不断延长,在装置实际运行中,通过改善装置保温性能降低壁面热损失,可以适当延长装置换向时间,减少换向次数。

超低热值燃料微型燃气轮机中压气机的流场分析与性能预测

介绍了超低热值燃料微型燃气轮机系统中压气机的特点,模拟了其流场,预测了其工作性能,并与前人研究的具有相似流量的压气机作了流场与性能的对比。最终得到:小流量大轮径是此类压气机的结构特点;与小轮径压气机相比,流动较难控制;高效率区向高转速方向延伸并且远离喘振线。

土耳其超低热值褐煤300MW循环流化床锅炉的设计与开发

本文提出了燃用土耳其超低热值褐煤的300MW循环流化床锅炉的方案,阐述了该方案的设计参数以及技术特点。

超低热值多孔介质燃烧器积木型内芯结构的试验研究

基于一种具有热量回流的超低热值燃气多孔介质燃烧器,通过进行多孔介质块的积木式排列,构建了多种孔隙分布的多孔介质燃烧室结构.完成了在理论当量比和一定燃烧强度时,超低热值燃气在不同多孔介质积木型内芯结构中燃烧的温度变化和污染物排放测试.研究结果表明:与截面孔隙密度不变的多孔介质内芯相比,在孔隙密度沿流动方向逐渐降低的情况下,当外侧多孔介质孔隙密度比中心减小时,火焰温度和燃烧稳定性均降低,CO排放量增大;当外侧孔隙密度比中心增大时,火焰温度和稳定性升高,CO排放量减少.

燃用超低热值燃气的旋转回热型催化燃烧器数值分析

针对超低热值燃气难以点火燃烧而直接排入大气,导致环境污染和能源浪费的问题,提出了一种以超低热值燃气为燃料的反应器,即旋转回热型催化燃烧器.根据其周期性旋转、蓄热、放热和催化燃烧等特点,采用计算流体力学(CFD)软件进行模拟分析.结果表明:该反应器能有效氧化超低热值燃气(甲烷体积分数2%、入口速度20m/s),持续生成1 035~1 200K的高温燃气,从理论上证明了该反应器的可行性;在旋转周期的状态I(或II)内,燃气和烟气出口温度均近似线性升高,该规律可用于评估反应器的热力性能;反应器周期性旋转,使壁面温度峰值在1 200~1 600K变化,有利于催化燃烧发生,同时也避免了反应器中热量聚集和催化剂高温失活.

循环流化床锅炉燃用超低热值燃料的关键参数研究

讨论了大型CFB(Circulating Fluidized Bed循环流化床)锅炉对燃用超低热值燃料热值要求。在建立CFB锅炉密相区热平衡模型基础上,计算得到了燃料及排渣吸热量、烟气带出的净热量,内外循环灰的吸热量,密相区受热面吸热量的大小,并计算了大型CFB锅炉燃用怀化石煤的最低热值大小。最后提出了大型CFB锅炉在燃用低热值燃料的稳定性措施,包括提高热风温度、增加布风板面积、提高下二次风风量等措施。

超低热值煤矸石循环流化床锅炉的设计与应用

介绍了燃用4180~5149 kJ/kg超低热值煤矸石的40 t/h循环流化床锅炉的结构布置和技术特点,以及该锅炉在石板选煤发电厂的应用实例。

改造锅炉超低热值煤矸石入炉燃烧及效益分析

以锅炉为主线进行了相应的改造,改造后锅炉对燃料适应性更强,因炉膛容积大,蓄热量也大,燃烧更稳定。

超低热值燃气燃烧及CO排放控制研究

针对超低热值燃气燃烧CO排放高的问题,设计开发了同心套筒多孔介质燃烧系统,分别研究了过量空气系数、水蒸气和氧气对以CO为单一可燃气体的超低热值燃气的燃烧特性及污染物排放的影响。结果表明:在预热阶段,内部点火相比较于外部点火能够减少1/3的预热时间;热值为3.0 MJ/m^3的超低热值气体在增大过量空气系数时,能够有效降低CO排放,而2.5和2.0 MJ/m^3的超低热值燃气没有效果;空气系数为1.00的条件下,通过添加质量分数为2%~4%的水蒸气未能降低CO排放;在超低热值燃气中通入氧气可以有效降低CO排放,空气系数为1.00时,在3.0 MJ/m^3的超低热值燃气中添加质量分数为12%的氧气,CO排放最低能降到体积分数53×10^-6。

超低热值多孔介质燃烧器功率范围试验

本文对积木式结构多孔介质燃烧器稳定燃烧超低热值燃气的功率范围进行了试验研究。用甲烷和氮气配制了试验燃气的热值为1.4~3.0 MJ/m^3,在理论当量比条件下组织了预混燃烧。通过改变甲烷的流量,测试了不同燃烧强度工况下燃烧室壁面的温度分布,进而判定了各工况条件下燃烧室内是否能保持稳定燃烧。结果表明,本文所设计的燃烧器对于超低热值气体有着良好的适应性,对于热值高于1.4 MJ/m^3的气体都有一个稳定燃烧的功率区间,且稳定燃烧的功率范围随着气体热值的增大而增大。在预热温度为1200 K的前提下,燃气热值为1.4 MJ/m^3时,稳定燃烧的燃烧强度范围为30.57~107.01 kW/m^2,而当气体热值为3.0 MJ/m^3时,燃烧极限的近似范围是107.01~229.30 kW/m^2。

超低热值煤矸石发电技术研究

通过对超低热值煤矸石入炉燃烧发电技术的研究,运用高低差速燃烧技术,采用超大的炉床面积、炉拱的结构优化、新型的防磨措施、全浇筑的水冷壁设计改造低倍率循环流化床锅炉;能够稳定燃烧800-1000kcal/kg超低热值煤矸石,并产生足够的蒸汽,满足发电要求。

煤矸石燃烧过程模型及其在CFB锅炉设计中的应用

为了研究热值<8.374 MJ/kg煤矸石的燃烧利用情况,模型研究了煤矸石的燃烧过程,预测了不同粒径和不同煤矸石的燃尽时间及停留时间,获得了入炉煤矸石的最大直径和相应的床存量、一次风机压头要求,并在220 t/h CFB锅炉设计中运用。4 a的运行实践表明,根据模型计算确定的采用大布风板、低流化速度、大动量二次风、高效分离器等是合理的,实现了热值约为6.281 MJ/kg煤矸石的稳定燃烧和锅炉带负荷能力,入炉煤矸石热值甚至降低至3.350 MJ/kg也能稳定运行。额定负荷下运行风室风压为11 kPa,床温为890℃,分离器进出口和返料温度均在910℃左右。锅炉实际热效率79.37%,主要的热损失是底渣和排烟损失。底渣和飞灰的烧失量均小于3%。SO_2和NO_x达到排放标准,连续运行时间超过3个月。

积木型多孔介质燃烧器的辐射输出效率及CO排放

为加大对以CO为主要可燃成分的超低热值气体的利用,设计开发了同心套筒多孔介质燃烧系统,研究了以CO和N_(2)配制而成的超低热值燃气燃烧强度、热值和当量比对燃烧室出口表面温度、辐射输出效率和CO排放的影响.结果表明,只改变单一变量时,增大燃气热值或燃烧强度可以提高燃烧室出口表面温度、降低CO排放,但辐射输出效率随燃气热值或燃烧强度的增大而降低.燃烧强度为193.28 kW/m^(2)、当量比为0.9时,热值为2.0~3.0 MJ/m^(3)的超低热值燃气在积木型多孔介质燃烧器中燃烧的CO排放最低,燃烧室出口表面温度和辐射输出效率最高;当量比低于0.9时,当量比越小,燃烧室出口表面温度和辐射输出效率越低,CO排放越高.以CO为可燃成分的超低热值气体在多孔介质中的燃烧特性对多孔介质结构有很强的敏感性.

贫燃催化燃烧燃气轮机的研究进展

超低热值燃气(ULHVF)种类繁多,总量非常巨大。ULHVF甲烷浓度1%～5%,很难点火燃烧,直接排放到大气中,造成环境污染。催化燃烧是处理ULHVF最有效的燃烧方法。对催化燃烧机理及其燃气轮机催化燃烧的研究现状进行了综述,总结了燃气轮机催化燃烧和燃气轮机贫燃催化燃烧的技术关键点,介绍了燃气轮机贫燃催化燃烧系统、部件工作特性等方面的研究成果,指出了燃气轮机催化燃烧、燃气轮机贫燃催化燃烧的不足以及解决方案,提出了后续工作的发展方向。燃气轮机贫燃催化燃烧的研究进展包括:贫燃催化燃烧特性的数值模拟与试验验证;系统中叶轮机械部件的设计及性能分析;催化燃烧对系统特性影响的分析。

全燃石煤350 MW超临界循环流化床锅炉关键技术及设计方案研究

石煤作为一种热值超低、灰分超高的低品质燃料,采用循环流化床技术是非常合适的。随着循环流化床机组大型化的发展,采用高参数、大容量的循环流化床锅炉来提高石煤的利用效率成为一种可能。借鉴已投运350 MW超临界循环流化床锅炉的工程经验,结合石煤燃料的特殊性,开发了适应于燃烧石煤这种超低品质燃料的350 MW超临界循环流化床锅炉方案。

纯燃煤矸石CFB锅炉设计

我国每年在洗选煤炭中产生大量的矸石,仅山西省每年新增煤矸石约1.1亿吨,且产生的煤矸石热值越来越低(1500kcal/kg以下)。大量的煤矸石堆放、填埋成为影响环境的重大问题。文章通过对传统CFB锅炉的改进,进行超低热值煤矸石的CFB锅炉燃烧处理,针对低热值煤矸石燃烧过程中的稳定性、可靠性、经济性三大问题展开论述,说明了如何在CFB锅炉处理这三个问题的详细措施。

纯煤矸石燃烧循环流化床锅炉的开发及运行

通过热重分析研究了某超低热值煤矸石的燃烧特性,并模型预测了煤矸石在循环流化床(CFB)炉内的燃尽时间和停留时间;据此开发了燃用超低热值煤矸石的40 t/h CFB锅炉,设计采用了大布风板、高效分离器、较高的床温和较低的流化速度;3 a多运行实践表明,其状况良好,当燃料热值在4.187~5.443 MJ/kg范围内时,锅炉均能稳定燃烧并保证出力,排烟温度120~130℃,分离器出口处烟气含氧量为3%~5%,底渣可燃物含量低于1%,飞灰可燃物含量低于2%,实测锅炉热效率达到了80.05%;通过提高二次风喷口高度,采用低过量空气系数,NOx原始排放浓度低于100 mg/m^3,在旋风分离器入口喷入少量尿素溶液可实现NOx超低排放。