高海拔低气压条件下烟气辐射特性

高原地区特殊的地理环境导致锅炉运行出现出力不足、排烟温度高等一系列问题。采用逐线法(Line-By-Linemethod, LBL),基于HITEMP2010光谱数据库(High-temperaturemolecular spectroscopic database),求解3组不同气压条件下(0.101 325、0.076 622和0.061 655 MPa)空气燃烧方式的烟气吸收系数和总发射率,分析了压力、温度和水蒸气与CO_(2)的摩尔比对烟气辐射特性的影响,改进了灰气体加权和(Weighted-Sum-of-Gray-Gases,WSGG)模型关联式,建立了适用于低气压条件下的WSGG模型参数。结果表明,压力的降低会减小烟气的总发射率,4种工况下压力从0.101 325 MPa下降到0.061 655 MPa时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.093 4、0.084 5、0.091 1和0.084 3。在小行程长度下,摩尔比越大,压力的变化对总发射率的影响越大,而大行程长度下则相反。温度的升高会减小烟气的总发射率,4种工况下,温度从1 000 K升到2 500 K时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.273 6、0.270 5、0.251 5和0.250 5。在小行程长度下,摩尔比越大,温度的变化对总发射率的影响越大,在大行程长度下则相反。摩尔比的增加会增大烟气的总发射率,4种工况下摩尔比从1增加到2时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.088 1、0.100 4、0.088 9和0.100 6。在小行程长度下,温度越高或压力越低,摩尔比变化对总发射率的影响越小,在大行程长度下则相反。改进后的WSGG模型在不同工况下烟气总发射率的最大相对误差为3.67%,相比现有基于常压条件下开发的WSGG模型外推到低压条件的误差有明显降低,表明改进后的WSGG模型更适用于低气压空气燃烧气氛。

基于炉膛气氛场的锅炉燃烧区域风量调节与控制技术及应用

讨论了锅炉风量控制的重要性,阐述了常规锅炉风量控制技术的现状,提出了基于炉膛气氛场的燃烧区域局部风量调节与控制技术,并重点介绍了该技术中CO及H2S测量等炉膛气氛场测量技术以及风量控制原理。介绍了在某600MW火电机组上的应用情况,并进行了经济性分析。结果表明,该技术能有效减少锅炉的化学不完全燃烧和机械不完全燃烧损失,避免非停损失和爆管维修损失,具有较好的经济性。

基于炉膛水冷壁H_(2)S气氛场实时测量的锅炉运行监测与优化研究

为揭示锅炉水冷壁H_(2)S在不同负荷时的浓度分布、H_(2)S与炉膛组分CO和SO_(2)的关系、结焦区域H_(2)S分布情况以及运行调整对H_(2)S和NO_(x)的影响情况,指导锅炉运行,在某300 MW等级电站锅炉上安装了水冷壁气氛在线监测装置,系统研究了炉内近壁面H_(2)S、CO等还原性组分的生成规律及运行调整对炉内氛围的影响。结果表明:(1)在高负荷时炉内H_(2)S、CO整体浓度较高,并且负荷越高,腐蚀倾向越严重。(2)负荷在由高向低下降的过程中,存在一临界负荷(40%BMCR),当降至此临界负荷时,壁面气氛由还原性气氛开始转化为氧化性气氛。该炉易发生高温腐蚀的负荷范围为60%~100%。(3)总体上壁面H_(2)S与CO表现出正相关性,而H_(2)S与SO_(2)呈负相关性,但同时壁面各组分间又呈现出一定的独立性。(4)结焦区域H_(2)S平均浓度比非结焦区域高出537×10^(-6)(体积分数,下同),这与结焦区域水冷壁相较于非结焦区域水冷壁腐蚀更严重的现象一致。(5)关闭燃尽风投运层数、增加运行氧量,可以显著降低H_(2)S浓度,最高降幅可达91.4%,但H_(2)S浓度降低会引起NO_(x)增加,关一层燃尽风,NO_(x)平均上涨109 mg/m^(3)。建议在实际运行中,需要平衡好这对矛盾。

锅炉水冷壁燃烧优化调整试验与综合治理

通过水冷壁壁面气氛测试与燃烧优化调整试验研究,探讨不同因素对锅炉燃烧器区域水冷壁壁面气氛及温度的影响。综合考虑了入炉煤硫分、煤粉细度和配风方式等参数,同时关注排烟温度、飞灰可燃物含量以及炉膛出口NO_x排放等关键指标,以寻求最佳运行参数。此外,还针对水冷壁综合治理展开研究,涉及电站锅炉水冷壁材料优化、监测与评估新技术的应用、高温腐蚀综合防护等方面,以延长水冷壁的安全使用寿命,从而实现控降非停、提高机组运行安全性及经济性的目标。

高温腐蚀锅炉水冷壁还原性气氛多组分同步测试试验

为揭示锅炉水冷壁壁面附近H_(2)S浓度与CO、H_(2)等还原性气氛浓度的关联关系,在某300 MW等级高温腐蚀锅炉上进行了水冷壁多组分气氛同步测试试验。结果发现:当CO体积分数在3.5%~13%时,CO浓度与H_(2)S、H_(2)浓度均存在较强的正相关性,CO浓度与CO_(2)浓度存在较强的负相关性。另外,CO浓度与H_(2)S浓度的正相关性与测点位置有关,随着炉膛高度增加,二者的正相关性逐渐减弱。在还原性气氛中,除了CO以外,还观察到大量H_(2),最大H_(2)体积分数为4.7%。H_(2)S浓度与H_(2)浓度也存在较强的正相关性。最后,根据同步试验结果,分别给出了CO浓度与H_(2)S、H_(2)浓度的关联关系式,可供运行调整人员参考。

1000 MW超超临界双切圆燃烧锅炉结焦与高温腐蚀防控研究

针对一台1000 MW超超临界双切圆锅炉结焦及水冷壁高温腐蚀问题,采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和X射线荧光光谱(X-ray fluorescence,XRF)表征分析了锅炉结焦及高温腐蚀机理,结果表明:煤中钠、钙的赋存降低了煤的灰熔点,造成锅炉结焦;硫化物型高温腐蚀是该锅炉高温腐蚀的主要类型。通过配煤掺烧及配风调整对入炉煤质、燃烧器配风方式的优化发现,选用低硫低结焦性煤进行混配,能够有效缓解炉内结焦问题。同时,锅炉总风量的提高与燃烧器二次配风的合理调整能有效降低炉内还原性气氛浓度,缓解炉内高温腐蚀问题。通过数值模拟方法对锅炉腐蚀倾向的预测结果表明,炉内热角区域需要通过加设贴壁风或水冷壁喷涂等方式进一步预防高温腐蚀。

1000MW超超临界双切圆混煤燃烧锅炉还原性气氛数值模拟

对某台1000 MW超超临界双切圆混煤燃烧锅炉的炉膛燃烧过程进行模拟,通过对比计算结果与现场试验结果,综合分析炉膛出口氧体积分数对炉内速度场、温度场、CO和H_(2)S体积分数场的影响。结果表明:随着出口氧体积分数的增加,气流偏转程度减弱,高温气体冲刷水冷壁的可能性减小,煤粉在主燃区内燃烧更充分,温度水平更高,较高的氧量会抑制炉内还原性气氛。还原性气体CO与H_(2)S存在强相关性,CO与H_(2)S的体积分数均随氧体积分数的增加而降低,这与氧化性气氛增强、CO对SO2的还原作用减弱有关。在满负荷条件下,炉膛出口氧体积分数从2.2%增至2.7%,在一定程度上能抑制CO和H_(2)S的生成,当出口氧体积分数增至3.0%以上时,这种抑制作用更明显。为降低锅炉高温腐蚀风险且兼顾NOx排放,在实际运行时应保证炉膛出口氧体积分数不低于3.0%。

对冲燃烧锅炉水冷壁气膜保护技术

国内燃煤机组锅炉完成超低排放改造后,锅炉水冷壁普遍出现不同程度的高温腐蚀,对冲燃烧锅炉尤为严重,严重威胁锅炉的安全稳定运行。为从根本上解决水冷壁高温腐蚀问题,提出一种防治对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的气膜保护技术,运用数值模拟对锅炉运行时水冷壁附近区域的烟气成分进行模拟计算,以烟气中O_(2)、CO和H_(2) S组分的体积分数为主要研究对象,优化气膜保护喷口的位置、层数、垂直倾角和风量配比,并对比现场研究结果。数值模拟和现场试验结果均表明,应用气膜保护技术后,锅炉热效率和SCR脱硝反应器入口NO_(x)体积分数变化较小,锅炉运行参数均正常,未对锅炉的正常运行产生不利影响。应用气膜保护技术后,水冷壁附近平均O_(2)体积分数可达5.0%以上,较应用前提高5倍以上,平均H_(2) S体积分数较应用前降低85%以上,可控制在100μL/L以下,水冷壁附近区域的还原性气氛消除,腐蚀性气体体积分数显著降低,水冷壁高温腐蚀得到根本治理,锅炉运行安全性显著提高。水冷壁气膜保护技术对同类型机组锅炉水冷壁高温腐蚀的防治具有良好的示范作用。

四角切圆锅炉高温腐蚀区域研究

为了分析四角切圆锅炉容易发生高温腐蚀的区域,以某工程锅炉为例,进行了数值模拟计算。结果表明,影响水冷壁高温腐蚀的因素主要有两个,一个是炉内的还原性气氛,另一个是炉膛的局部高温区。如果炉内燃烧配风不足,导致水冷壁附近形成还原性气氛且处于高温区,水冷壁处将发生腐蚀。在高度上,高温腐蚀主要发生在燃尽风到中间集箱的位置,在水平方向上,高温腐蚀主要发生在角切后半程,因为此区域冲刷严重。这与现场运行情况相吻合。

常压热水锅炉供暖系统一些常见问题及解决方法

常压热水锅炉由于具有诸多优点,在新建锅炉房及旧锅炉房低氮改造中有较大的使用空间。本文对常压热水锅炉房的热水系统工程应用中遇到的管网漏气腐蚀、通大气管溢水、锅炉共用通气管间出现水循环等问题及其解决方法进行了总结,以便对其他工程实践有所参考和借鉴。

燃气采暖热水炉风机风压取样点研究

本文研究常规大气式壁挂炉风压取样点位置与结构在低电压工况及烟管堵塞工况下风压大小的变化。为改善部分壁挂炉在低电压风压与烟管堵塞风压保护值差距较小的问题,在风机上选取了不同位置的取压点并设计了不同的取压结构进行测试分析。实验数据表明,改变风机上取压点的位置,沿蜗壳出风口切线方向延伸以及改变取压结构,对壁挂炉低电压风压与堵塞烟管风压保护值差值变大,能改善低电压工况与堵塞烟管工况重合导致的机器无法低电压运行的情况,以提高整机适应能力。

节能型循环流化床锅炉低氮氧化物排放的分析

随着新的燃煤电站锅炉氮氧化物(NOx)排放标准的制定,循环流化床(CFB)锅炉NOx排放控制越发受到重视.清华大学开发的基于流态重构的节能型CFB锅炉技术,因其有效解决了原有CFB锅炉厂用电率高、炉膛磨损严重、燃烧效率偏低等问题,已得到一定规模的推广应用.同时,该技术在NOx超低排放方面也存在一定潜在优势.为此,本文根据CFB锅炉中NOx生成规律及节能型CFB锅炉技术基本理论,结合已有实验室及工业运行数据,从床层温度控制和氧化还原气氛调整等角度,论证了该技术在强化CFB锅炉NOx低排放性能上具有一定的优势.

上海市锅炉及工业窑炉大气污染排放分析

以上海市除发电厂外所有使用煤、焦炭、木柴以及重油等高污染燃料的锅炉和工业窑炉为研究对象,应用排放系数法对它们的大气污染物及温室气体排放情况进行了估算和分析,并就进一步控制锅炉和窑炉污染、持续改善上海空气质量提出了科学建议。研究表明,2009年上海市锅炉、窑炉共排放SO2 3.63万t、NOx 2.44万t、PM10 0.69万t、CO2 817.27万t,分别占上海市相应污染物排放总量的13.5%、5.8%、3.2%和3.9%;从锅炉和窑炉使用的能源种类来看,燃料煤排放的污染物最多,其排放的SO2、NOx、PM10和CO2分别占锅炉和窑炉相应污染物排放总量的85%、89%、81%和81%;从锅炉容量来看,4 t/h及以下的小锅炉对4种排放物的平均贡献均在1/3左右,由于这部分锅炉数量多、分布广,且环保措施相对落后,是今后上海市锅炉污染治理的重点。建议＂十二五＂期间,上海市对现有的锅炉和窑炉分阶段实施清洁能源改造,进一步削减近地层大气污染物排放,持续改善上海市空气质量,促进全市能源结构调整和产业结构转型。

中小型燃煤锅炉新型混式除尘脱硫技术及其技术经济分析

新型湿式除尘脱硫技术除尘效率高，脱硫效果好，不需投放碱性物质，以废治废，综合利用。结构紧凑，无需大面积沉淀池、无需另增掘泥设备与人员。初投资省，运行费用低，技术经济性能优越。是一种适合我国国情，很有开发前景的新型湿式除尘技术。

超临界四角切圆燃烧锅炉运行方式对水冷壁高温腐蚀影响的试验研究

针对某630 MW超临界四角切圆燃烧锅炉水冷壁存在的高温腐蚀问题,对水冷壁近壁面烟气成分(O2、CO及H2S)进行了测试,分析了运行O2体积分数、煤粉细度、入炉煤含硫量、紧凑燃尽风(CCOFA)风量、分离燃尽风(SOFA)风量及周界风量等因素对水冷壁高温腐蚀及NOx排放特性的影响.结果表明:高温腐蚀发生区域表现出明显的强还原性气氛;增大运行O2体积分数,同时保证风量沿炉膛高度方向上的合理分配可减弱水冷壁近壁面还原性气氛;煤粉细度对水冷壁近壁面还原性气氛的影响较小;随着入炉煤含硫量的增加,水冷壁近壁面H2S体积分数增大,O2和CO体积分数则变化不大;较小的CCOFA风量及适当的SOFA风量有利于减轻水冷壁高温腐蚀;周界风量对主燃烧区下部壁面区域还原性气氛的影响较大,运行时应适当减少周界风量.

燃煤锅炉水冷壁烟侧高温腐蚀的机理及影响因素

随着对环保要求的日益提高以及煤粉锅炉向大容量高参数发展 ,电厂燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀现象的发生日趋频繁 ,有的甚至已经影响到锅炉运行的安全性与经济性。作者系统地论述了水冷壁高温腐蚀的类型以及形成机理 ,分析了影响高温腐蚀的各种因素 ,为解决煤粉煤炉水冷壁高温腐蚀提供了一定的理论依据。图 3表 1参 1

1000 MW超超临界二次再热锅炉降低水冷壁高温腐蚀影响的试验研究

针对1 000MW超超临界二次再热锅炉燃烧器特点,对水冷壁近壁面烟气成分和水冷壁壁温进行了测试,分析了运行O_2体积分数、煤粉细度、入炉煤硫质量分数、一次风量、燃尽风(AGP)水平摆角、AGP风量和偏置辅助风(CFS)风量等因素对水冷壁高温腐蚀的影响。结果表明:提高运行O_2体积分数是预防水冷壁高温腐蚀的有效方式;煤粉变细可改善水冷壁近壁面还原性气氛;随入炉煤硫质量分数的升高,水冷壁近壁面CO和H_2S最高体积分数升高;减小AGP风量和增大CFS风量有助于减弱水冷壁近壁面还原性气氛;AGP水平摆角对水冷壁近壁面还原性气氛影响不大;减小一次风量会恶化水冷壁高温腐蚀;在相同炉内还原性气氛下,超超临界二次再热锅炉比超超临界一次再热锅炉面临的水冷壁高温腐蚀风险更高。

初始氧浓度对锅炉富氧燃烧和NOx排放的影响

针对某电站300MW燃煤锅炉,基于专门开发的CFX-TASCFLOW软件平台,将额定负荷下空气气氛、不同初始氧浓度φ(O2=21%、30%、35%、40%)的O2/CO2气氛,共五种工况下的炉内流动、燃烧及污染物生成进行了数值模拟。计算结果表明:O2/CO2燃烧方式下,炉膛出口烟气中CO2的浓度均可达到90%以上,便于CO2的回收;随着初始氧浓度的增大,炉内的火焰温度提高,沿炉膛高度方向温度的降低幅度增高,炉膛出口烟气温度降低,NOx的生成量小于空气气氛;飞灰可燃物在初始氧浓度为21%时最高,在初始氧浓度增至30%～40%时,飞灰可燃物大幅度下降;30%的初始氧浓度是比较合理的富氧燃烧浓度。

常压热水锅炉供暖系统的定压方式

分析了目前常压热水锅炉供暖系统定压方式存在的一些问题。结合实践提出了两种新的定压方式,并对其压力分布(水压图)进行了定性分析。

O2／CO2燃烧方式下锅炉对流传热系数的修正算法和数值研究

采用热力计算与数值模拟相结合的方法,对富氧燃烧方式下锅炉对流受热面的传热特性进行研究,获得了富氧气氛受热面对流传热系数的变化规律,由此提出了对流传热系数的修正算法.采用该算法,以某电厂300 MW锅炉为例,分别对空气燃烧方式和O2/CO2燃烧方式下的各受热面进行了热力计算,并将计算结果与模拟结果进行了对比分析,结果两者相吻合,表明修正算法是可行的.分析结果还表明:富氧气氛下烟气的传热能力增强,即相同的受热面积传热量增加.