W火焰锅炉SCR脱硝超低排放技术及应用

截至2021年底,全国已有超过95%的燃煤火电机组实现了氮氧化物超低排放,剩余均为燃用无烟煤的W火焰锅炉,其产生的氮氧化物质量浓度高达750~1200 mg/m^(3),实现超低排放难度大,是我国实现超低排放政策的“最后一公里”。目前,选择性催化还原(SCR)脱硝流场技术主要有“SCR分区混合动态调平技术”“全烟道断面混合流场技术”“常规精准喷氨技术”等。以某设计脱硝效率需高达95%的W火焰锅炉为例,通过计算流体力学(CFD)模拟的方式对比3种技术的性能指标,“SCR分区混合动态调平技术”的各项指标明显优于其他技术。工程改造后,在脱硝系统入口氮氧化物质量浓度为1000 mg/m^(3),出口低于50 mg/m^(3)时,可实时保持氨逃逸量小于3μL/L,远超常规SCR脱硝系统最高设计效率(93%),为W火焰锅炉氮氧化物超低排放提供了新的技术路线。

大容量W火焰锅炉尿素热解制氨技术研究及应用

随着国家对生产安全的日益重视,液氨作为脱硝还原剂受到越发严格的监管,脱硝还原剂供应由液氨改为尿素制氨是必要的。而大容量W火焰锅炉因基础NOx质量浓度高,需氨量大。因此,提出1种大容量W火焰锅炉尿素热解制氨技术方案,同时针对系统运行期间暴露出的气气换热器旁路调节能力不足、尿素溶液含有杂质等问题,进行相应的设计优化,为采用尿素热解制氨技术的燃煤机组运行提供借鉴。

W火焰锅炉新型燃煤添加剂的试验研究

受配煤掺烧常态化的影响,煤粉锅炉易发生飞灰含碳量高、受热面积灰结焦等问题。本文以某600MW等级W火焰锅炉为研究对象,研究了一种液态燃煤添加剂在其使用效果。在锅炉热一次风风箱合适位置建立液态添加剂喷加系统,进行了40天的试验研究,监测和对比分析锅炉飞灰含碳量、结焦状况和锅炉效率等指标,并建立了经济性分析数学模型。试验结果表明,该液态添加剂喷加期间,飞灰含碳量有下降趋势,锅炉结焦、掉焦情况改善,595MW工况时锅炉效率提升0.67%。仅考虑机组节能收益和掺烧收益,每吨添加剂可带来的经济效益分别约为1.07万元和4.0万元。

全燃烟煤的W火焰锅炉改造数值模拟研究

对某350 MW的W火焰锅炉进行全燃烟煤改造数值模拟。分析同等级下对冲旋流燃烧锅炉与W火焰锅炉燃烧器相对位置,表明W火焰锅炉采用对冲燃烧方式理论上可行。采用数值模拟方法,分析了改造方案对炉内速度分布、温度分布、氧量分布及炉膛出口参数的影响。数值模拟结果表明,采用对冲旋流燃烧方式后,提高了锅炉下炉膛火焰充满程度,提升了煤粉燃尽率,飞灰及大渣可燃物含量由1.3%、2.64%分别降低至0.53%、0.43%,炉膛出口NO_(x)质量浓度由647 mg/m^(3)升高至812 mg/m^(3);侧墙及翼墙近壁区处于还原性气氛中,存在结焦和高温腐蚀风险,须在侧墙及翼墙区域增加贴壁风系统;与燃用烟煤的对冲旋流燃烧锅炉相比,改造方案燃尽风率较低,须进一步提高燃尽风风率。

W火焰锅炉劣质煤掺烧优化调整分析

火电厂锅炉运行时劣质煤掺烧会导致锅炉燃烧效率下降、设备可靠性变差等问题。对某发电厂300 MW亚临界W火焰锅炉掺烧劣质煤过程中存在的问题进行探究,提出优化调整措施,通过试验分析,证明了优化调整措施的有效性,保障了机组的安全可靠和效益稳定。

油风和周界风对W火焰锅炉燃烧影响数值模拟研究

对某台300 MW W火焰锅炉进行超低排放改造,改造采用新型低NO_(x)燃烧系统,采用数值模拟方法研究了不同周界风及油风风率对锅炉燃烧特性影响。数值模拟结果表明:随着周界风/油风比率的减小,拱上煤粉气流下冲深度增大,炉内火焰充满程度变好;煤粉气流着火距离变短,燃尽率提高,飞灰含碳量降低,炉膛出口NO_(x)浓度降低。优化的技术方案实施后,第三方试验结果表明各负荷下锅炉NO_(x)排放质量浓度均在700 mg/m^(3)以内,飞灰可燃物含量均在4%以内,高负荷下减温水量虽高于保证值,但较改造前大幅度下降。

W火焰锅炉水冷壁壁温偏差分析及处理

某发电厂600 MW超临界W火焰锅炉长期存在严重的水冷壁壁温偏差,机组被迫降参数运行。对上、下水冷壁出口壁温与设计参数对比分析,发现该炉上水冷壁热偏差情况严重,前墙壁温偏差主要在上炉膛产生,水冷壁出口壁温不均导致的热效流动偏差使前墙壁温情况恶化。为提高炉膛热负荷分布均匀性,根据当前存煤情况对磨煤机配煤进行优化,高低热值混煤仓掺配比例根据局部壁温情况进行调节。由于当前采用的“前墙压后墙”F风配风方式对侧墙水冷壁吸热产生负面影响,因此关小后墙靠两侧墙二次风门开度,改善两侧墙吸热情况。调整后前墙壁温差减小,主汽温度提升,达到预期效果。

W火焰锅炉高温受热面中部区域结焦原因分析与对策

本文以某厂W火焰锅炉的结合实例,针对中部区域受热面频繁结焦的问题,通过多项现场试验测试,分析造成受热面结焦的原因,并提出解决措施。

全燃烟煤的W火焰锅炉制粉系统改造

某台350MW W火焰锅炉计划将燃用煤质由无烟煤换成神华烟煤,现有制粉系统磨制烟煤时存在出力不足、爆燃等问题。基于此文章从安全性、技术先进性及经济性方面分析了不同技改方案。对比改造方案的安全性及技术先进性,方案一不能满足制粉系统安全高效燃用神华烟煤的需求;对比改造方案的经济性,方案三经济性较优,推荐改造方案三作为本次制粉系统优化改造方案;改造后磨煤机耗电率大幅度下降,节能效果显著。

W火焰锅炉氮氧化物排放特性数值模拟研究

W火焰锅炉将面临NO_(x)超低排放改造的要求,需要在现有的SCR脱硝系统上增加炉膛SNCR脱硝技术,而炉内NO_(x)浓度分布对SNCR脱硝效率有影响。炉膛NO_(x)浓度分布无法通过实际测量获得,为了优化设计SNCR脱硝技术方案,采用数值模拟计算分析不同负荷、磨煤机组合方式下炉内NO_(x)质量浓度分布。以某660 MW燃煤机组W火焰燃烧方式锅炉为研究对象,研究结果显示,100%BRL、75%BRL和50%BRL磨煤机运行台数分别为6台、5台和4台,燃烧器喷口生成NO_(x)质量浓度较高区域的值分别为950 mg/m^(3)~1000 mg/m^(3)、800 mg/m^(3)~900 mg/m^(3)和600 mg/m^(3)~800 mg/m^(3),NO_(x)质量浓度与锅炉负荷呈正相关变化关系。磨煤机组合方式影响炉膛NO_(x)质量浓度分布均匀性。100%BRL负荷采用ABCDEF 6台磨煤机运行、75%BRL负荷采用BCDEF和ABCDF磨煤机组合、50%BRL采用BCDE磨煤机组合较合理。W火焰锅炉超低排放改造采用SCR组合SNCR的脱硝技术时要重点关注炉膛水平折焰角截面上NO_(x)浓度分布,优化设计NH3喷口数量、位置和各喷口喷NH3量,使得SNCR脱硝处于最佳运行水平。

W火焰锅炉高效低NOx燃烧技术

针对部分W火焰锅炉存在飞灰可燃物含量高、NOx排放量高及结渣严重等问题,在试验装置上测定炉内单相及两相流场,在实体锅炉上测量燃烧过程中炉内温度场及O2、CO和NO浓度分布,研究了W火焰锅炉炉内流动特性及燃烧特性,并结合数值模拟找出了产生以上问题的原因.提出高效低NOx燃烧原理及技术,包括双通道叶片式浓淡分离技术、浓淡煤粉气流合理布置技术、二次风下倾技术、燃尽风技术和缓解翼墙结渣技术,将这些技术部分或全部应用于某些锅炉,获得良好效果.

W火焰锅炉结渣特性数值模拟

采用结渣模型耦合气固两相流动燃烧模型,对一台DG1025/18.2–II14型W火焰锅炉结渣特性进行了数值模拟,结合现场运行状况,对结渣位置、程度及原因进行了分析。结果表明,该锅炉的结渣位置主要是下炉膛侧墙、拱部燃烧器区域和前后墙局部区域。炉膛中心区域温度比两侧高,气流膨胀更迅速,压力更高,挤压两侧气流沿炉膛宽度方向向侧墙运动,产生偏斜,火焰冲刷侧墙,是导致W火焰锅炉侧墙结渣的根本原因。锅炉变工况运行时,切停或切换部分燃烧器,使炉内局部空气动力场偏斜,冲刷已关闭了燃烧器的拱部和前后墙区域,则是导致拱部燃烧器区域和前后墙局部区域结渣的主要原因。

600MW超临界W火焰锅炉防超温燃烧调整试验研究

分析了云南华电镇雄发电有限公司2号600MW超临界W火焰锅炉水冷壁出现频繁超温的原因,并据此进行了二次风配风、煤粉粒度和一次风压力等方面的燃烧调整试验.结果表明:水冷壁超温是由于配风模式的不合理和炉内燃烧不稳定共同作用而引起的;经燃烧调整后,水冷壁的超温问题得到有效解决,炉内热负荷的分布更加均匀,炉膛负压波动减小,火检信号稳定,火焰电视清晰可见,燃烧更加稳定.

W火焰锅炉结构效应对火焰影响的数值模拟

定义锅炉本体结构所导致的火焰中心偏置为锅炉的结构效应。对2台使用不同类型燃烧器的W火焰锅炉的煤粉燃烧过程进行数值模拟,分析燃烧器类型、二次风配风方式与结构效应对火焰中心偏置的协同作用规律。计算与分析结果表明:折烟角与水平烟道强迫高温烟气流动方向改变,影响到炉膛内烟气压力分布,致使火焰中心偏向前墙;降低拱部燃烧器出口气流的旋流强度,火焰中心显著下移;从前后墙送入的二次风可有效平衡锅炉的结构效应,提高前后墙送入的二次风量可有效控制火焰中心向前墙的偏移。

3种型号W火焰锅炉结渣特性的数值模拟

采用结渣模型耦合气固两相流动燃烧模型,对3种不同型号W火焰锅炉的结渣特性进行了多工况数值模拟,结合实际运行状况,对结渣位置、程度及原因进行了对比分析.结果表明:在燃用结渣倾向相同的煤时,不同型号锅炉的结渣特性有明显差异,这是由于炉膛结构尺寸、下炉膛热力参数、燃烧器类型、分级二次风配风方式等不同造成的;切停侧边燃烧器、降低锅炉负荷和燃用结渣倾向低的煤都能有效减轻侧墙结渣,显著改善锅炉结渣特性.为此,提出了防止W火焰锅炉结渣的措施.

600MW超临界W火焰锅炉无烟煤燃烧NO_x释放规律研究

针对600 MW超临界W火焰锅炉,对炉内劣质无烟煤燃烧和NOx释放规律进行数值模拟,研究了煤粉浓度、一次风速及前后墙配风方式对炉内NOx释放规律的影响。结果表明:提高煤粉浓度可显著降低炉膛出口NOx排放,在锅炉负荷允许范围内,与常规浓度相比,NOx排放量可降低42%;合理选择前后拱一次风速可有效控制炉内NOx生成,存在最佳一次风速;炉膛前后墙配风方式对炉内火焰对称性影响较大,而对NOx生成量影响不大。

W火焰锅炉燃用劣质无烟煤的稳燃技术

对燃用韶关地区劣质难燃无烟煤的W火焰锅炉来说,长时间稳定燃烧是个较大的技术难题。介绍了W火焰炉的设计特点和调试期间发生的燃烧不稳现象,提出了针对劣质难燃无烟煤所采取的稳燃技术方法,描述了所达到的稳燃效果,并就燃烧和设计技术的进一步完善化给出了建议。

首台600MW超临界W火焰锅炉水动力特性计算及分析

为校核锅炉水冷壁的安全与可靠性,采用锅炉水动力特性程序,将现场运行参数作为初始值,对世界首台设计并在某电厂投运的600 MW超临界W火焰锅炉的水冷壁流量分配和出口工质温度进行了计算,并将结焦工况与无结焦工况的水动力特性进行了对比。水冷壁出口工质温度的计算结果与实炉数据在总体数值和分布趋势上比较符合,表明所采用的程序可适用于实际工程。计算结果表明:采用了低质量流速优化内螺纹管垂直管屏技术的下炉膛回路流量分配呈现良好的正响应特性,而采用光管的上炉膛回路流量分配呈现负响应特性。与无结焦工况相比,结焦工况下下炉膛侧墙与翼墙回路的质量流速有所降低,所有回路出口工质温度均降低。

燃用高硫煤W火焰锅炉结焦与炉效综合治理

某燃用高硫无烟煤W火焰锅炉,日常运行存在结焦严重、锅炉效率低等问题,通过适当提高运行氧量、降低A/D磨煤机煤粉细度、关小乏气挡板、开大燃烧器B风门、关小燃烧器F风门等优化调整后,排烟温度由148.9℃降至145.4℃,CO含量由675μL/L降至37μL/L,飞灰含碳量由5.00%降至2.87%,未燃碳损失由2.49%降至1.74%,锅炉热效率由89.82%提高至90.93%,观火孔处挂焦量明显减少,捞渣机处渣量明显增多,锅炉掉焦次数减少,炉膛结焦状况明显改善。

W火焰锅炉低氮燃烧改造策略分析

以亚临界300MW机组及超临界600MW机组为例,对W火焰锅炉进行低氮燃烧技术改造后所引起的机组运行成本的变化情况进行了分析,给出了亚临界300MW机组和超临界600MW机组W火焰锅炉低氮燃烧改造后,锅炉效率、供电煤耗的最大可承受损失以及对应的飞灰含碳量最大增量。同时,指出W火焰锅炉低氮燃烧改造前,必须合理制定NOx控制目标,并充分估计飞灰含碳量的增加等变化对锅炉效率的影响,提高脱硝改造的经济效益。