Compatibility of Fly Ash and Slag from Circulating Fluidized Bed Boiler for Concrete Beam

The applications of fly ash and slag from circulating fluidized bed boiler were studied as mineral admixture and aggregate for steel reinforced concrete beam.The results show that the concrete beam with fly ash and slag from circulating fluidized bed boilers has a similar ultimate cracking load coefficient as the ordinary cement concrete and a higher bending moment limit.Under the same load,it has a smaller deformation than the ordinary concrete.

Analog-experiment analysis of ash-deposition monitoring model of boiler economizers in power plants

Ash deposition is a form of particulate fouling, and appears usually in boiler economizers. The ash deposition increases capital expenditure, energy input and maintenance costs. An analog experiment for monitoring ash deposition was performed from the analogous objective of a 410 t/h boiler economizer to verify the rationality and reliability of the ash-deposition-monitoring model presented in order to increase the security and economy in economizer running. The analog experiment platform is a tube-shell exchanger that conforms well to the conditions of a self-modeling area. The analog flue gas in the shell side is the heated air mixed with ash, and in the tube side the fluid is water heated by the flue gas. The fluid state in the water side and the flue gas side follows the second self-modeling area. A 4-factor-3-level orthogonal table was used to schedule 9 operation conditions of orthogonal experiment, with the 4 factors being heat power, flue gas velocity, ashes grain diameter and adding ashes quantity while the three levels are different values due to different position classes in every factor. The ash deposition thermal resistances is calculated by the model with the measure parameters of temperature and pressure drop. It shows that the values of the ash deposition thermal resistances gradually increase up to a stable state. And the experimental results are reliable by F testing method at α= 0.001. Therefore, the model can be applied in online monitoring of ash deposition in a boiler economizers in power plants and provides scientific decision on ash deposition prediction and sootblowing.

Hardening Properties of Foamed Concrete with Circulating Fluidized Bed Boiler Ash, Blast Furnace Slag, and Desulfurization Gypsum as the Binder

Recently, a large amount of circulating fluidized bed boiler ash (CFBA) and desulfurization gypsum (DSG) has been produced, and it is essential to develop technology to utilize them. These materials have CaO and SO3, which are considered to be a stimulant for blast furnace slag (BFS). This study presents an experimental investigation of the compressive strength and heavy metal ions immobilization properties of cement-free materials comprising CFBA, BFS, and DSG. The feasibility of manufacturing foamed concrete using these materials was examined, and field test of foamed concrete was conducted. Experimentally, the flow, compressive strength, and heavy metal ions concentration were evaluated via inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES) of the paste and foamed concrete. The experimental investigation revealed the self-healing hardening ability of fluidized bed boiler ash. In addition, the compressive strength was increased with the increasing replacement rates of BFS and DSG in the CFBA paste, and the compressive strength of 14.6 - 17.2 MPa was recorded over 28 days of curing. From the result obtained, the feasibility of manufacturing foamed concrete with a foam volume of 120 L, incorporating the aforementioned materials, is confirmed. It was also found that after 28 days of age, a 7.9-MPa compressive strength of the foamed concrete was attained, and heavy metal ions elution in this foamed concrete was also significantly reduced. Therefore, CFBA, BFS, and DSG could be used as a binder for the foamed concrete.

Optimizing Two-Phase Flow Heat Transfer:DCS Hybrid Modeling and Automation in Coal-Fired Power Plant Boilers

In response to escalating challenges in energy conservation and emission reduction,this study delves into the complexities of heat transfer in two-phase flows and adjustments to combustion processes within coal-fired boilers.Utilizing a fusion of hybrid modeling and automation technologies,we develop soft measurement models for key combustion parameters,such as the net calorific value of coal,flue gas oxygen content,and fly ash carbon content,within theDistributedControl System(DCS).Validated with performance test data,thesemodels exhibit controlled root mean square error(RMSE)and maximum absolute error(MAXE)values,both within the range of 0.203.Integrated into their respective automatic control systems,thesemodels optimize two-phase flow heat transfer,finetune combustion conditions,and mitigate incomplete combustion.Furthermore,this paper conducts an in-depth exploration of the generationmechanismof nitrogen oxides(NOx)and low oxygen emission reduction technology in coal-fired boilers,demonstrating a substantial reduction in furnace exit NOx generation by 30%to 40%and the power supply coal consumption decreased by 1.62 g/(kW h).The research outcomes highlight the model’s rapid responsiveness,enabling prompt reflection of transient variations in various economic indicator parameters.This provides a more effective means for real-time monitoring of crucial variables in coal-fired boilers and facilitates timely combustion adjustments,underscoring notable achievements in boiler combustion.The research not only provides valuable and practical insights into the intricacies of two-phase flow heat transfer and heat exchange but also establishes a pioneering methodology for tackling industry challenges.

循环流化床锅炉降低灰渣含碳量热态试验研究

针对循环流化床(CFB)锅炉燃用非设计煤种工况下,对总风量、一/二次风比例、床温、床压等参数进行热态调整试验,分析各参数对锅炉飞灰及底渣含碳量的影响规律。结果表明:在330 t/h负荷的基准工况下(不投飞灰再循环),通过适当提升床压及燃烧室温度,能使燃料充分燃烧,飞灰含碳量由调整前最高20.75%减少到15.97%左右,底渣含碳量从最高2.28%降低至0.40%左右,锅炉效率提高约1.5%以上。此外,飞灰再循环的投入能有效降低飞灰含碳量,建议在生产实践中尽量保证飞灰再循环的连续投入。

湖泊底泥掺混对褐煤灰熔融特性的影响

湖泊底泥作为固体废弃物可通过燃烧进行无害化处置,灰熔融温度是影响锅炉结焦、制约其安全稳定运行的重要因素,确定湖泊底泥与煤掺混后的灰熔融温度对于实现湖泊底泥资源化利用具有重要意义。以云南小龙潭褐煤和滇池底泥为研究对象,滇池底泥是一种含氮高且重金属元素富集的高水分固体废弃物,云南滇池底泥留存量大,主要是由大量泥沙随着河水、雨水进入滇池所产生的,是滇池的主要污染来源;而小龙潭褐煤存在产量大、煤质差、运输成本高等问题,严重影响了它的使用率。若能因地制宜,通过掺混燃烧解决当地底泥产量大、处理困难且不够高效等问题,则除了可以实现褐煤的高效利用外,还可以缓解当地的处置压力,但目前基本没有对褐煤与底泥掺烧的相关研究,因此,研究意义显著。通过灰熔融特性实验,确定了5%~15%掺混比例下灰的变形、软化、半球和流动温度,确定了灰熔点变化规律。通过XRD、XRF和SEMEDS检测分析获得了矿物质成分、氧化物以及元素组成,确认了灰中晶体结构及矿物组成并进行热化学计算构建三元相图。结果表明,当掺混5%底泥时,灰熔融特性温度出现陡降,而后下降趋势趋于平缓,酸碱比和硅铝比与下降趋势呈正相关,Fe^(+2)、Fe^(+3)和Ca^(+2)的氧化物对于灰熔点降低起到主要作用,这些氧化物易与难熔矿物反应形成钙长石、钙铁辉石等助熔矿物质。在低温阶段主要起到促进熔融作用的是Ca氧化物,到高温阶段Fe氧化物发生作用。

出口直径对脉冲爆震清灰装置外场压力作用特性的影响研究

脉冲爆震清灰技术是一种利用爆震波解耦产生的冲击波清除积灰的高效清洁技术,在炉内清洁领域具有巨大优势。为探究爆震清灰装置外场压力作用特性及装置出口直径对其压力作用特性的影响,以丙烷-空气为燃料,针对某型脉冲爆震清灰装置开展数值仿真与试验研究。结果表明:随着传播距离的增加,边缘处的弧状冲击波存在转变为平面波的趋势,冲击波的作用压力峰值趋于相近,且作用压力峰值的到达时间也趋于相近。当外场冲击波作用于非对流管束积灰面时,除爆震室轴线正对处发生正反射而产生一道压力峰值外,其余位置主要因发生斜反射而产生2道压力峰值。尾段出口直径与爆震室直径比值(直径比)为1时外场冲击波作用压力峰值最大,出口直径的增加或减小均会不同程度地削弱外场冲击波的压力峰值,直径比小于1的结构对外场冲击波的削弱效果最为显著,直径比大于1的结构削弱效果较次之;在直径比小于1时冲击波作用压力峰值随直径比增大而增大,当直径比大于1时冲击波作用压力峰值随直径比增大而减小。

600 MW对冲燃烧锅炉分磨掺烧煤粉燃尽特性的模拟和试验研究

针对亚临界600 MW自然循环对冲燃烧锅炉燃用3种差异性较大的煤种,通过数值模拟结合现场试验研究了分磨配煤掺烧对降低飞灰含碳量的作用机制,建立了对冲锅炉分层燃烧混煤的燃料特性与燃尽率、飞灰含碳量的关联性,并提出了改善电站锅炉中煤粉燃尽特性的配煤原则。首先设定了3种极端的工况,以优质煤为主分别集中在燃烧器的上、中、下3层燃烧器中进行燃烧;再通过计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟发现优质煤在上层燃烧器分布且劣质煤在下层分布时,劣质煤在炉内的停留时间显著增加,其在上层高温区充分燃烧,飞灰含碳量低。同时,根据不同工况下各层燃烧器煤粉的热值、挥发分、灰分进行分析,发现热值差异性是影响其燃尽特性的主要影响因素;然后基于燃煤电厂实际运行条件,设置了更切合实际的配煤工况,并进行了数值模拟与现场试试验研究,发现各工况下呈现的煤粉总体燃尽特性符合上述规律,飞灰含碳量相比于电厂原始运行工况下降。最后得到配煤原则为:在充分考虑电厂实际运行条件的情况下,将高热值的煤种向中、上层燃烧器布置,而低热值的煤种向中、下层燃烧器分布。

灰渣处理方法在煤制合成氨造气系统运行中的应用

通过对高压蒸汽锅炉及气化炉灰渣处理系统相关流程介绍,指出煤制合成氨灰渣处理装置生产过程存在的诸多问题,针对问题采取措施并制定出灰渣处理最佳优化方案,解决生产运行瓶颈问题,达到提高企业经济效益及社会效益目的。

基于锅炉热效率反平衡法分析飞灰碳含量对燃煤锅炉热效率的影响

为研究飞灰含碳量对燃煤锅炉热效率的影响,采用锅炉热效率反平衡法计算,通过分析、简化锅炉各项热损失得到燃煤锅炉热效率与飞灰中碳的质量分数数学关系式,通过实例进行计算,验证了飞灰碳含量与锅炉热效率数学表达式的正确性,通过该表达式可为燃煤锅炉设计过程中估算锅炉热效率提供一定的指导。

有机热载体余热锅炉耦合相变换热器解决焦炉烟气结露性堵塞的研究

焦炉烟气中的NH4HSO4等杂质不仅会造成余热锅炉堵塞和腐蚀,还会给焦炉后续节能环保设备的运行带来危害,直接影响企业经济效益和设备稳定运行。通过对NH4HSO4形成的机理分析,提出一种有机热载体余热锅炉和相变换热加热器耦合的工艺设计替代传统余热锅炉,提高烟气换热面的壁面温度,降低烟气酸腐蚀和堵塞的风险。某焦化厂应用该工艺进行改造后,系统实现了安全稳定运行,年产生直接经济效益910万元。

声波激励下W型火焰锅炉燃烧特性的试验研究

为探究声波助燃技术在W型火焰锅炉中的应用潜力,试验研究了实时负荷为315 MW的W型火焰锅炉在声波激励作用下的燃烧特性。在锅炉主燃区、燃尽区分别交错布置12台和4台声波激励装置,每3台1组循环投运,驱动声波激励装置工作的电机频率为35 Hz,相应进气压力维持在0.35~0.47 MPa。试验中,通过电厂集控室集散控制系统(DCS)监测记录了脱硝塔A/B侧进口NO_(x)质量浓度、脱硫装置进口SO_(x)质量浓度和机组煤耗的变化。结果表明:投入声波激励装置后,脱硝塔A/B侧进口NO_(x)质量浓度分别下降了6.08%、5.47%,SO_(x)质量浓度下降了1.24%,机组平均煤耗下降了1.5 g/(kW·h);对省煤器和空气预热器出口的灰分采样分析发现,与无声波激励的情况相比,飞灰含碳质量分数分别下降了1.64%和1.70%,声波助燃技术能有效提高W型火焰锅炉的热效率和降低污染物排放。

面向垃圾焚烧余热锅炉受热面的超频震波清灰技术应用与研究

受热面积灰、结焦问题严重影响了垃圾焚烧余热锅炉的长期稳定运行。为采取合理、有效的清灰方式延长锅炉受热面寿命,开展了超频震波清灰技术在某660 t/d的垃圾焚烧锅炉二、三烟道内的应用试验,对比了不同清灰模式对于烟道温度变化情况影响。结果表明:在综合考虑清灰效果、清灰效益以及对工况的影响时,以普通模式按照1次/d频率进行清灰是最佳方案,长期使用可使二烟道出口烟气温度下降10℃左右、三烟道中部烟气温度下降40℃左右。本研究结果可为垃圾焚烧余热锅炉清灰技术的选择、应用提供参考,有助于实现其长期稳定运行的目标。

热动力站320t/h煤粉锅炉结焦问题的治理经验总结

针对某公司公用工程中心热动力站一期320 t/h煤粉锅炉在运行过程中出现的炉膛水冷壁和燃烧器大面积结焦问题,通过了解掌握使用煤种的特点、特性,校核炉膛主要热力特性参数,分析原燃烧器在设计、运行中存在的问题后,针对性地提出了采用降低燃烧区壁面热负荷、更换防结焦型低氮燃烧器及强化吹灰运行管理等全面系统的改造思路和方案。改造方案在停炉期间实施后,经过冷态空气动力场试验、热态调试及各种典型工况下的运行试验表明:改造后燃烧器着火及时、燃烧稳定,蒸汽参数合格,锅炉长周期运行出力得到大幅提高,燃烧器及炉膛壁面结焦问题得到了根本治理,氮氧化物初始排放浓度等各项运行经济指标均达到设计要求,为解决燃用低灰熔点榆林烟煤煤粉锅炉普遍存在的问题提供了一个成功治理的实例。

锅炉开车平稳投返灰操作探讨

锅炉装置自投产以来,开车投返灰加负荷过程中出现床温频繁波动,轻则导致蒸汽系统不稳定,重则导致锅炉熄火停车或结焦事故。通过生产实践总结,提出锅炉开车平稳投返灰操作办法,确保装置安全、稳定运行。

利用石灰石系统改善锅炉外循环品质研究

循环流化床锅炉因其燃料适应性强和负荷调节灵活等特点,在火电领域得到广泛应用。与煤粉炉相比,循环流化床锅炉运行期间炉内存有大量物料,通过对流和辐射2种换热方式,实现高效稳定热能传递。辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司2台1065 t/h循环流化床锅炉,由于运行时间延长和分离器效率逐渐降低等原因,导致炉内循环物料不足,引发对流换热量大幅下降,根据能量守恒定律,为维持相同蒸发量,必须增加辐射换热量。这种调整造成床温、回料器及分离器出口温度升高,对机组安全运行构成威胁。此外,还会导致氮氧化物原始生成量增加,进一步影响机组经济运行。为了提高炉内对流换热量,降低物料温度,提高机组安全性及经济性,利用原有的石灰石输送系统,将电除尘及省煤器仓泵中的灰重新送回炉膛参与燃烧换热,通过对比飞灰燃烧试验前后机组运行状态和数据,深入分析飞灰再循环对机组运行状态的影响,最终实现机组安全、经济运行。

危险废物焚烧过程中结渣处理方法研究

危险废物焚烧过程中烟道的结焦堵塞问题,不仅会给危废焚烧处置企业的运营带来风险,还会增加额外的运行成本。因此,需要系统分析产生结焦的原因,并采取切实有效的控制手段。根据危废焚烧线实际运行情况,探索危废焚烧系统烟道结焦堵塞问题的解决方案。研究表明,二燃室出口结焦现象可通过喷加重质MgO、Al_(2)O_(3)药剂进行改善,余热锅炉的结焦状况可通过适量吹加熟石灰粉进行改善。

煤化工一般工业固废的不同比例压实探索

近年来,煤化工逐步形成产业化格局。煤化工会产生大量一般固废,粉煤灰、炉底渣、气化粗渣和气化细渣分别具有不同的特征。使用装载机推平压实筑坝时,应根据不同特征选择固废填埋场筑坝的固废种类。本研究以气化渣、锅炉渣、粉煤灰为原料,制备不同类型的试块,开展固废压实成型试验,通过强度对比确定各类固废压实成型特征,为各类固废处置过程的推平、压实提供依据。

催化锅炉系统中吹灰器的应用

在炼化企业催化裂化装置中,余热锅炉通过回收高温烟气中的余热以及燃烧烟气中剩余的CO来实现烟气能量回收,最终达到蒸汽系统发汽目的。由于实际生产中操作或设备的影响,催化裂化装置再生器所产生的烟气中会携带少量催化剂细粉尘埃,长时间运行情况下会造成锅炉内部翅片管等热传递部件积灰结垢,导致炉膛压力升高、锅炉热回收效率下降、管束部件腐蚀减薄等问题。为此,目前常用的解决方式为设置锅炉吹灰系统,常用吹灰设备有激波吹灰器、蒸汽吹灰器。通过吹灰操作可有效去除积灰,提高锅炉热效率,保证能量回收系统安全环保运行。

火电厂运行调整及锅炉燃烧调整对飞灰品质的影响分析

锅炉是火电厂运行中的重要设备,主要利用煤粉燃烧产生的热量进行汽轮发电。但是,锅炉燃烧期间会产生大量飞灰,如果飞灰中的含碳量超出了要求标准,则会影响飞灰品质,还容易对周围环境造成污染。火电厂运行调整和锅炉燃烧调整都会对飞灰品质产生不同程度的影响,要清楚各类要素的影响程度,并从提高飞灰品质和降低飞灰中含碳量的角度出发,做好火电厂运行调整、锅炉燃烧调整以及优化煤种质量和配置等工作,完善调整控制措施,切实提升锅炉燃烧中飞灰的质量。