预热解式煤粉工业锅炉大比例直燃耦合生物质的数值模拟研究

燃煤耦合零碳的生物质是现阶段燃煤过程中减少CO_(2)排放成本最低和技术最成熟的技术。根据我国生物质资源分布国情,受生物质资源收集成本限制,在现有燃煤火电机组上只能进行低比例的耦合掺烧,但分布式供能燃煤工业锅炉具备进行大比例耦合甚至全部改烧生物质燃料的条件。目前链条炉和流化床锅炉掺烧和全烧生物质在国内已得到较为广泛的应用,然而相对更高效和自动化程度更高的煤粉工业锅炉大比例耦合生物质的研究和工业应用案例较少。针对近年来国内新发展的低NO_(x)预热解式煤粉工业锅炉大比例直燃耦合生物质甚至全烧生物质的可行性,通过CFD数值模拟进行初步探索,重点对大比例耦合生物质对预热解式煤粉工业锅炉温度场、壁面热流密度、气氛场和NO_(x)排放的影响进行评估。数值计算结果表明:预热解式煤粉工业锅炉大比例耦合生物质后,炉内的温度场、壁面热流密度和气氛场总体分布趋势与纯煤粉燃烧相似;随着生物质耦合比例的增加,主燃区燃烧过程得到强化,但由于生物质含水量较高,火焰总体存在着火延迟现象,主燃区消耗氧气的速率有所降低,挥发分与CO摩尔分数明显升高。受生物质燃料中含氮量高和火焰推迟的双重影响,随着生物质耦合比例的增加,NO_(x)排放先增加后减少。研究结果表明预热解式煤粉燃烧技术可实现煤粉工业锅炉大比例耦合生物质甚至全部改烧生物质,在适当控制生物质燃料收到基氮含量的条件下,大比例耦合生物质可显著降低锅炉NO_(x)排放。

330 MW机组煤粉炉还原区喷入水煤浆热解气还原NO_(x)数值模拟

以330 MW机组煤粉锅炉为研究对象,采用数值模拟方法研究了水煤浆热解气的脱硝作用,重点讨论了主燃区过量空气系数α1和热解气比例β对炉内燃烧特性和NO_(x)排放的影响规律。结果表明:当β保持不变时,随着α1减小,主燃区温度降低,燃尽区及炉膛出口温度升高;同时,α1的减小增强了主燃区的还原性气氛,有利于提高热解气的脱硝速率,从而降低炉膛出口的NO_(x)质量浓度,但α1的减小会影响煤粉的燃烧性能并使得炉膛出口CO增多;随着β的增加,炉膛火焰中心上移,热解气对NO_(x)的还原速率升高;当β从5%增至20%时,炉膛整体的NO_(x)质量浓度呈现先减小后增大的趋势,β=15%时NO_(x)质量浓度最低,热解气的NO_(x)还原效率为44.35%。

工业煤粉锅炉采用不同煤质时NO_(x)排放特性研究

对某项目中工业煤粉锅炉中NO_(x)生成及排放量进行了简要研究,结果表明:煤质对NO_(x)的生成和排放有影响,燃用神府东胜高氮煤时,炉内NO_(x)生成量较高,达到225.28 mg/m^(3),SCR出口NO_(x)排放量也较高,达到了21.55 mg/m^(3);燃用设计的低氮低热值煤时,炉内NO_(x)生成量较低,为213.37 mg/m^(3),SCR出口NO_(x)排放量也较低,为16.74 mg/m^(3)。

600MW煤粉锅炉汞排放的试验研究

为了评估大型燃煤锅炉汞排放水平，在对某600MW燃煤电站锅炉用煤以及燃烧产物烟气、飞灰、底渣在满负荷及70％左右负荷调峰运行时完成取样后，测定样品中的汞含量，通过研究不同工况下燃烧产物中汞的含量分布以及ESP（Electro tatic Precipitators）前后汞形态的变化等，获得了600MW煤粉锅炉汞的排放特性。试验发现600MW燃煤锅炉中汞主要以气态形式排出，烟气中气态汞的总量在4．99～14．79μg／m^3之间，且零价汞百分比含量较高，ESP前后气态汞形态变化不大．颗粒汞的脱除率达90％以上。

高效煤粉工业锅炉技术现状及应用

综述了高效煤粉工业锅炉技术在国外的产业化现状,国内技术的原理、特色、指标、业绩及在节能、污染物减排等方面的实际使用效果,与传统层燃锅炉、水煤浆锅炉及油气锅炉从技术经济角度做了对比。阐述了合同能源管理机制、节能融资模式的具体内容及对高效工业煤粉锅炉推广应用的适应性。分析了高效工业煤粉锅炉的发展潜力。

一种新型燃用煤粉工业锅炉燃烧器流场特性研究

针对一种新型的燃用煤粉工业锅炉燃烧器,利用计算流体力学软件,通过改变一、二次风速及内二次风旋流强度以及钝体流通阻塞率等参数,模拟燃烧器出口附近流场分布,研究不同参数下回流区大小及回流量的变化,分析流场的湍流强度分布.结果表明,回流区长度与内二次风速、内二次风旋流强度及钝体阻塞率成正比,与一次风速成反比.回流量总体上随着内二次风旋流强度、内二次风速、一次风速的增加而增大;改变钝体阻塞率,则有较复杂的变化.湍流强度沿径向呈先增后减的变化,沿轴向则在某个截面后不断衰减.

电厂煤粉锅炉汞排放特性研究

通过分析某电厂煤粉炉燃烧后固体、液体和气体中含汞量,获得了300、600MW煤粉锅炉的汞排放特性。结果表明,进入300、600MW煤粉锅炉的汞最后主要富集在飞灰中而被除尘器捕集,分别占总汞质量的85.10%、69.17%;湿法脱硫系统能脱除一部分烟气汞,脱硫石膏、废水中的汞分别占3.56%、11.66%;底渣中的汞均占了不到1%;最后排入大气的烟气中汞分别为3.23、3.51μg/m3,分别占10.93%、19.15%。

不同类型燃煤锅炉PM_(2.5)产污特性及其控制效果

利用荷电低压颗粒物撞击器（ELPI）和扫描电子显微镜（SEM）对不同类型的燃煤锅炉 PM2．5颗粒物（PM2．5）的粒径分布特性和颗粒物形貌特征进行了研究.结果表明：煤粉炉 PM2．5产生量在4×10^6～17×10^6个/cm^3,循环流化床锅炉在2×10^6个/cm^3左右,其中煤粉炉PM2．5含量明显高于循环流化床锅炉；静电除尘器对PM2．5的脱除效率略低于布袋和电袋复合式除尘器,主要表现为对粒径在0．1～1μm的颗粒物捕集效率相对较低；石灰石-石膏法脱硫由于雾滴逃逸挥发后析出的固相物质和溶解盐,导致PM2．5排放量增大.

煤粉工业锅炉的运行特点与经济分析

为了更好地利用煤粉工业锅炉,使其更加适应市场需求,从运行特点和经济效益两方面与传统链条锅炉进行了对比。从工艺设计、本体结构、系统布置以及生产管理等方面,对煤粉工业锅炉的运行特点进行说明。经济性分析方面,以某企业锅炉为例,分析了煤粉工业锅炉的燃料和运行成本。结果表明:煤粉工业锅炉经济性和市场适应能力均较强,有较强的竞争力,这为煤粉工业锅炉的市场推广提供了参考。

散煤资源清洁利用工程示范——现代煤粉工业锅炉

煤粉工业锅炉以煤粉浓相室式燃烧为技术基础,耦合先进成熟的烟气污染物联合脱除工艺,锅炉系统可实现高能效及超低排放运行。文章主要阐述了锅炉烟风系统的工艺原理,总结了煤粉安定储罐(塔)、无脉动浓相供料器、煤粉浓相着火及中心逆喷双锥燃烧器、锅炉本体、高倍率灰钙循环脱硫除尘一体化、低温炭基选择性催化还原脱硝等核心与关键单元技术(装置)的特征、技术指标。并以神东煤粉工业锅炉项目及天津津能集团示范项目为典型实例,介绍了示范工程的应用效果。

高效煤粉工业锅炉技术开发及示范推广

高效煤粉工业锅炉技术是传统燃煤锅炉的升级换代产品,可以很好地解决中国燃煤工业锅炉现存的低效高污染等问题。主要从技术原理、技术优势及效益等方面对高效煤粉工业锅炉技术进行了概述,介绍了其在国内外的发展现状,重点介绍了该技术在国内的自主研发过程和示范推广情况,并对其发展前景进行了预测。

我国煤炭高效洁净利用新技术

煤炭的高效洁净利用是实现节能减排的有效途径,基于此,对我国目前煤炭高效洁净利用3项新技术(高效煤粉工业锅炉技术、水煤浆制备和应用新技术、活性焦干法烟气净化技术)的技术原理、创新点、技术优点及推广情况进行了介绍。结合当前实际,指出高效煤粉工业锅炉技术的发展方向是通过对清洁煤粉制备技术、煤粉物流配送技术、锅炉煤粉燃烧及净化技术以及商业化运营模式的深入系统化研究,最终建立高效煤粉工业锅炉技术体系。利用矿井水制备气化水煤浆并实现长距离管道运输,是气化水煤浆的发展方向。活性焦干法烟气净化技术适用于水资源缺乏地区,今后的发展方向是提高活性焦性能,降低工艺成本,提高脱硝能力,简化工艺流程,实现脱除和再生在一个装置内完成。

煤粉锅炉二次风挡板及喷口阻力特性数值计算

【目的】优化锅炉二次风量调节是提高锅炉经济性的常见手段,能降低CO_(2)和NO_(x)排放,减少环境污染,助力我国早日实现“碳达峰”和“碳中和”目标。在此基础上,提出一种便于工业应用的监测和调控四角切圆锅炉燃烧器喷口的二次风的方法,帮助电厂提高四角切圆锅炉二次风量调节的准确性。【方法】根据某电厂350 MW四角切圆锅炉的二次风管道结构特性和燃烧器的结构特点,采用冷态数值模拟,对挡板入口到燃烧器喷口建立局部几何模型,采用ICEM-CFD划分网格,通过FLUENT进行流场数值计算,以挡板开度为唯一变量,得到挡板不同开度下的喷口和挡板的阻力系数,进而获得热态运行中挡板开度与流量的精准对应关系。【结果】通过计算得到的不同挡板开度下的阻力系数,可绘制出挡板及喷口的阻力特性曲线,发现该曲线的变化趋势有明显的区间分布,通过对比分析可得到二次风挡板调节流量特性较好的有效行程区。通过分析挡板和喷口阻力在不同挡板开度下的占比情况,发现在挡板的有效行程区内,喷口的局部阻力不可忽视。以挡板开度为100%时的阻力系数作为喷口的阻力系数,以此为基准可得到挡板单独的阻力特性曲线,对比得到两种挡板的调节特性异同。【结论】所提方法的计算结果可以为调节挡板开度,控制热态运行时二次风量的分布提供参考。

小型工业煤粉锅炉烟尘排放特点的研究

通过调查,选择沈阳市内工业企业中运行正常、工况稳定且管理状态良好的小吨位链条锅炉作为对比测试锅炉进行了实验,结果表明除尘前、后新型煤粉炉均小于旧式大型煤粉炉,新型煤粉炉配套高效袋式除尘器对小粒径尘的去除好于旧式大型煤粉炉配套静电除尘器,而对大粒径尘的去除正相反。

一台60t/h煤粉工业锅炉的设计和试运行

以一台试运行的60 t/h煤粉工业锅炉为案例,介绍该煤粉工业锅炉的结构特点、燃烧器配置和试运行效果。经168小时试运行表明,该煤粉锅炉负荷调节能力强,可在30%~120%负荷范围内稳定运行;烟气排放环保,仅采用SNCR脱硝工艺,烟囱出口处的NO_(x)排放在100 mg/m^(3)(标态)以下,平均值为76.43 mg/m^(3)(标态)。

新型低氮旋流燃烧器NO_x排放特性

为应对燃煤工业锅炉日益严苛的排放标准,提出了一种新型低NOx旋流燃烧器,将煤粉预燃与燃烧器空气分级、炉膛空气分级进行耦合,通过改变燃烧系统的配风布置对煤粉预燃燃烧状态进行调整,研究了一次风率、内外二次风率、外二次风入射方式、循环风率和燃尽风率对NOx排放特性的影响。结果表明:在试验工况下当一次风率从15.4%提高到28.7%,预燃室内氧气浓度增大,一次风携带的氧气可直接将煤粉热解释放挥发分中含氮化合物HCN、NH3等中的N氧化为NO,NOx生成量由284.4 mg/m^3逐渐增至326.7 mg/m^3。当内外二次风率比由0.46增大到1.4,NOx排放浓度先下降后上升;由于内二次风量影响预燃室内过量空气系数和湍动强度,外二次风量影响炉膛内部主燃区煤粉发生燃烧反应的湍动混合强度,在二次空气配比变化的综合作用下,内外二次风率比为1.0时,NOx排放值最低为211.2 mg/m^3。随着外二次风内部入射风量与端面入射风量比值由0增大到4.56,NOx生成浓度先下降后上升;由预燃室端面入射的外二次空气射流边界较长,主燃区相对较大,燃烧整体较为均衡,而从预燃室内部入射的外二次风促进了预燃室出口气粉混合物在炉膛内与助燃空气的混合;当外二次风内部、端面射流风率比为0.25时,煤粉在预燃室出口区域的湍动强度提高,在局部还原性气氛下,NOx生成浓度有最低值230.9 mg/m^3。当循环风率从0增大到30.6%时,内外二次风中氧气浓度降低,预燃室和炉膛主燃区还原性气氛增强,挥发分中含氮化合物HCN、NH3等中的N迁移形成N2的概率增加,NOx排放量由250.7 mg/m^3逐渐降低到221.1 mg/m^3。随着燃尽风率由0提高到29%,NOx排放值先减小后增大;燃尽风率提高时二次风率随之降低,内外二次风湍动扩散能力减弱,主燃区还原性气氛增强;燃尽风率进一步提高使得主燃区氧量不足,燃尽区氧化性氛围较强,大量焦炭和含氮化合物在燃尽区发生氧化反应,导致NOx生成量增加;当燃尽风率为19.6%时,NOx生成值最低为253.5 mg/m^3。整体上,当一次风率为17%~19%,内外二次风率比为0.8~1.0,外二次风由预燃室端面入射,循环风率为15%~20%,燃尽风率为19%~22%时,NOx排放值为212~231 mg/m^3,相比试验工况下最大NOx排放量下降29%~35%。

一种适用于煤粉工业锅炉燃烧器的冷态流场特性研究

利用试验和数值模拟的方法对一种适用于煤粉工业锅炉燃烧器的冷态流场特性进行了研究.结果表明,回流区的长度随内二次风旋流强度的增大而明显增大,随钝体阻塞率的减小而缩短;燃烧器回流区内的回流速度随一次风风速的增加略有降低,随内二次风旋流强度的增加而增大,随钝体阻塞率的增加呈先增大后减小的趋势.试验结果为该燃烧器的设计和热态试验提供了一定的指导.

220MW煤粉炉PM2.5浓度排放特性的试验研究

本文采用荷电低压撞击器（ELPI）,通过对二级稀释系统采样对某电厂220 MW煤粉锅炉PM2.5的浓度排放特性进行了研究.研究结果显示,煤粉锅炉所产生烟气中PM2.5粒数浓度呈较明显的双峰分布,小颗粒峰值一般在0.12 μm或0.07 μm,较大颗粒峰值一般在0.76 μm,PM2.5粒数浓度一般为几百万粒/cm3,主要取决于由气化凝结机理形成的细模态颗粒物PM0.38,PM2.5质量浓度呈单峰分布,一般为几百mg/m3,其质量浓度主要取决于由中间模态颗粒物PM0.38～2.5;采用覆膜滤料的布袋除尘器和电袋联合除尘器对PM2.5具有较好的除尘效果,二电场电袋复合除尘器出口烟气中PM2.5最小可达200μg/m3,粒数浓度在几万粒/cm3;当除尘效果较好时,湿法脱硫装置出口烟气中PM2.5粒数浓度和质量浓度可能会有所增加.

四角切圆锅炉在O_2/CO_2气氛下燃烧特性数值模拟

利用Fluent软件对330 MW机组四角切圆煤粉锅炉常规燃烧和富氧燃烧进行了数值模拟研究,对比分析了不同工况下炉膛中心温度、辐射力、O_2分布、CO浓度、NO_x浓度之间的差异。结果表明:在富氧燃烧时,当O_2体积分数为21%时,炉内的燃烧温度总体要低于常规空气气氛下的燃烧温度,即辐射力低于常规空气气氛,燃烧排放的CO_2浓度远远高于常规燃烧,NO_x生成量较常规燃烧也有一定程度降低;在富氧条件下,随着φ(O_2)/φ(CO_2)增加,炉内煤粉燃烧得到强化,燃烧速度加快,中心温度提高,辐射强度增大,NO_x生成量增多,烟气中CO_2浓度就越大,越易于收集利用。

我国煤粉工业锅炉技术现状及发展趋势

为提高煤粉工业锅炉燃煤效率,降低污染物排放量,对我国煤粉工业锅炉六大核心技术:煤粉制备与运输、煤粉安定存储技术、浓相煤粉输送技术、煤粉燃烧器、锅炉本体和低排放烟气净化技术进行了详细介绍;指出当前煤粉工业锅炉存在供料不稳、燃尽率低、组织燃烧困难和污染物排放高的问题。最后对保障煤粉工业锅炉安全稳定运行提出了以下建议:为了达到迅速点火和火焰稳定传播的目的,煤粉工业锅炉组织燃烧应采用煤粉浓相着火、稳燃室半煤气化燃烧和炉膛温和燃烧的方式;对于污染物控制,宜采用机械力除尘器和过滤式除尘器联合除尘、分级低氮燃烧耦合SNCR脱硝以及半干法脱硫技术。