Low-NOx Combustion Retrofit and Running Adjustment for 600-MW Utility Boiler with Four-Corner Tangential Firing

Low-NOX combustion retrofit is performed by adopting staged combustion technology for a 600 MW utility boiler with a four-corner tangential firing system. The emission data of NOX before and after retrofit are compared and analyzed. The test results show that the emission concentration of NOX decreases obviously after the low-NOX retrofit. Additionally, the emission of NOX decreases by nearly 50% when the unit load is higher than 350 MW. It can also be concluded that the emission of NOX is influenced significantly by the amount of SOFA, the damper opening of auxiliary air, the differential pressure between the secondary air windbox and the furnace, and so on.

多源低热值燃气无焰燃烧的数值模拟研究

生物质、生活垃圾、低品位煤等原料通过厌氧发酵、热解气化等技术可制备燃气。这既能处理固体废弃物、清洁利用煤,又能产生可利用的燃气,具有能源和环保的双重效益。但制得的燃气热值低、组成复杂、不可燃组分多,且组成受原料、工艺影响变化较大,采用传统燃烧方式存在点火困难、燃烧不稳定、污染物不易控制等问题。无焰燃烧是一种低氧条件下的温和燃烧模式,污染物排放量低、燃烧效率高,有助于解决这些问题。因此,采用详细化学反应机理GRI Mech 3.0和涡耗散概念(EDC)模型,通过湍流与化学反应的耦合计算,对3种低热值燃气无焰燃烧过程进行数值模拟研究。实验数据验证该方法能够准确地模拟实际燃烧器中的无焰燃烧。随后对沼气、生物质气化气、煤气化气进行无焰燃烧数值模拟研究,包括温度场、组分场、OH自由基分布和污染物排放等,并通过对燃烧器的改进成功实现了生物质气化气和煤气化气的无焰燃烧。结果表明,生物质气化气、煤气化气在进行无焰燃烧时温度分布比天然气、沼气的温度分布更加均匀、反应区结构更大,且NO_(x)接近“零排放”;CO_(2)的稀释对于无焰燃烧有促进作用;CH_(4)成分的存在会改变反应区及OH分布,使温度分布更加趋于不均匀。将3种低热值燃气无焰燃烧横向对比发现,即便输入功率一样,燃气热值越低,炉膛整体温度越低,但烟气量更大,因此应加强烟气的余热利用,增大系统的热效率。

锅炉运行参数对前后墙布置贴壁风功效的影响

以某1000 MW对冲旋流燃烧锅炉前后墙布置贴壁风为研究对象,对比分析了贴壁风对锅炉两侧墙水冷壁贴壁气氛的影响,考察了锅炉运行参数对贴壁风功效的影响。试验结果表明,加装前后墙对冲布置贴壁风可有效改善对冲旋流燃烧锅炉两侧墙局部区域贴壁烟气还原性气氛,但受贴壁风射流刚性不足影响,侧墙中间区域仍存在高温腐蚀风险。提高总风量、降低燃尽风风量,可以增强贴壁风喷口射流刚性,改善侧墙中间局部区域烟气还原性气氛。改变二次风配风方式、提高一次风风压对贴壁风的效果影响并不明显。

煤粉气化低氮灵活燃烧研究进展

20世纪80年代,全俄热工研究院提出煤粉气化低氮灵活燃烧技术,该技术通过增加独立气化区域解耦了传统燃烧过程中挥发分析出阶段、燃烧阶段和燃烬阶段,使挥发分析出和焦炭燃烧成为2个独立的过程,并通过调控热解挥发分与焦炭的燃烧反应,在实现高效燃烧的同时有效地抑制了氮氧化物(NOx)的生成。综合总结了该技术近40年在煤燃烧领域的基础研究、技术开发和工程示范等方面取得的主要进展,包括该技术的降氮和稳燃原理;并以气化场所不同对煤粉气化低氮工艺进行了分类,着重介绍了流化床气化式和燃烧器气化式的工艺流程及取得的重要成果,同时对最新报道的气流床气化式燃烧工艺进行了介绍;对该技术在碳达峰碳中和背景下应用于大型燃煤电厂实现锅炉(低于20%锅炉负荷)深度调峰进行了工艺路线分析和前景展望,确定了不同煤粉气化低氮燃烧工艺在电站锅炉灵活性改造方面的技术优势、范围以及应注意的问题,以期对煤粉气化低氮灵活燃烧技术在电站锅炉领域的进一步发展提供有益参考。

基于最小二乘的FGR低氮燃烧自动控制系统

低氮燃烧器配合烟气循环系统FGR可以满足燃气锅炉NOX排放浓度低于30 mg/m3的要求,但前提条件是要控制好送入锅炉的烟气再循环量。在推导得到一种基于时变遗忘因子和加权配合的最小二乘递推辨识算法基础上,设计PID自整定控制器;通过MCGS搭建上位机系统,设计人机交互界面,利用MATLAB完成复杂的算法运算,MCGS与MATLAB之间通过DDE实现实时数据交换。MCGS将运算结果转换成控制信号,再通过PLC以脉冲信号去在线调节燃气锅炉FGR步进电机。试验结果表明,与传统的负荷调节法相比,所提自适应控制算法,在FGR控制系统上,具有更加优越的控制性能。

SCR技术在硝酸尾气脱硝中的应用优化

本研究针对钒基脱硝催化剂NO脱除性能进行了较为全面的研究,分别考察对制备工艺参数,如活性组分负载量、焙烧参数、活性前体、参杂等。同时也对模拟烟气评价工艺参数进行了研究,如NO浓度、氨氮摩尔比、NO_(2)比例、床层高径比等,将实验室研究的催化剂性能延伸至工业应用层面,为后续工业应用研究打好坚实的基础。文章介绍了某公司双加压法脱硝装置尾气设置低温SCR脱硝方案,主要是从SCR反应器布置位置、反应器的型式等方面对传统的SCR脱硝技术进行了优化,最终尾气中的NOx指标达到超低排放要求,满足了当前国家最新的环保政策。

煤粉炉低氮燃烧+SNCR改造的数模计算

运用CFD数值模拟计算,模拟了低氮燃烧改造后锅炉燃烧状况,测算了锅炉低氮燃烧改造后NOx的生成情况,通过计算确定合适的SNCR改造方案,计算预测低氮燃烧和SNCR改造前后的NOX排放数值,为工程应用提供理论计算依据。

带式焙烧机球团NOx超低排放技术研究现状与展望

总结了带式焙烧机NOx的产生机制,揭示了带式焙烧机产生NOx的主要因素,探索从焙烧过程中可降低NOx产生的措施;并结合最新烟气强化脱硝技术和强化手段,为带式焙烧机烟气脱硝技术改造做理论支持和铺垫。

燃料与空气预混方法及性能研究进展

随着大气污染物排放标准的日益严格,低排放燃烧技术已成为先进燃气轮机发展的关键技术之一。在气态燃料低排放燃烧室中,燃料与空气的预混均匀性是影响NOX生成的关键因素。基于污染物生成机理及控制方法,指出了燃料空气预混均匀性与NOX排放的关系,即均匀性越好,NOX排放越少。根据现有研究内容,从结构参数、旋流/湍流强度、预混距离以及边界条件(温度和压力)等4个方面梳理了国内外提高低排放燃烧室内燃料与空气预混均匀性的研究进展,提出可以通过增大旋流数、燃料穿透深度、预混长度等参数以提高预混均匀性,指出了目前研究中缺少小尺寸短距离空间内燃料与预混均匀性的预测。基于低排放燃烧室技术水平和发展趋势,认为未来的研究方向应为短距离、受限空间内燃料与空气预混均匀性的定量预测与评估。

超超临界百万机组20%负荷深度调峰运行试验研究

可再生能源迅速发展对火电机组深度调峰提出了更高要求,机组调峰性能不仅是影响火电厂经济效益的重要因素,而且对于中国促进能源低碳转型有非常重要的战略意义。充分挖掘煤粉机组的深度调峰潜力与快速变负荷能力,对中国现有的煤粉机组调峰技术进行总结和分析,可为今后煤粉锅炉发电机组深度和灵活调峰技术的研发提供参考。对福建省一电厂1 050 MW超超临界前后墙对冲燃煤机组从100%至20%负荷状态下的运行情况进行了试验研究,在试验过程中记录了锅炉、汽轮机、发电机相关运行参数并进行了分析。结果表明,该锅炉在无投油的情况下,20%负荷稳燃能力良好,为运行深度调峰提供了参考。

燃料分级与烟气再循环对天然气低氮燃烧特性影响机理

随着天然气工业锅炉污染物排放标准越来越严格,采用单一的氮氧化物控制技术手段难以满足现有需求。本文以NO_x排放低于30mg/m^3为目标,基于低氮燃烧器和外部烟气再循环的组合技术路线,设计开发了一种燃料分级低氮燃烧器,并在1.4MWth中试规模的燃气锅炉上,研究了燃料分级、化学当量比以及烟气再循环率等参数对燃烧特性以及NO_x生成的影响。结果表明:二次燃料比例、过量空气系数和烟气再循环率对燃烧稳定性、燃尽率和NO_x的生成具有重要影响;10%的烟气再循环率可以减少65%的氮氧化物排放;烟气再循环与二次燃料比例共同作用下,存着扇形火焰稳定燃烧区域。

1025t/h旋流燃烧器煤粉炉降低NO_x生成的数值模拟

针对某电厂运行中NOx排放量过高的问题,通过对NOx生成机制以及电厂实际燃用煤质的分析,采用去除部分卫燃带以及将主燃区内部分三次风移至主燃区上方的空气分级燃烧技术,对炉内进行降低NOx排放的改造。利用数值计算软件对改造前后的炉内温度水平、组分分布及NOx生成规律进行研究。计算结果表明,改造后,主燃区内氧量降低,炉内整体温度分布水平下降,缺氧燃烧造成主燃区内还原性气氛增强,有效地抑制了燃烧过程中NOx的生成。改造后的试验结果也表明,上移三次风后,炉内NOx生成量显著降低。继续增大上移三次风量的比例,NOx排放浓度持续降低,但飞灰含碳量逐渐升高。综合改造后的试验结果,上移三次风比例为70%时,炉膛出口NOx浓度较改造前降低了40%且对炉内燃烧影响较小,改造效果较好。

低NO_x工业燃气燃烧技术研究进展

随着环保政策对工业炉NOx排放的限制越来越严格,需要开发新型低NOx燃烧器,以对现有加热炉进行改造。本文介绍了燃气燃烧过程中NOx的形成机理,综述了燃料分级(再燃)燃烧、旋流燃烧、脉动供燃料燃烧、富氧燃烧以及温和与深度低氧稀释(MILD)燃烧等几种新型低NOx燃烧技术。结合石化管式加热炉结构和管内流体的特点指出:在不对现有炉子整体结构做改造的情况下通过设计新型结构的燃料分级燃烧器能够减少加热炉NOx的排放;旋流技术能够强化反应物的混合与燃烧过程,然而其对NOx生成量的影响尚需进一步研究;MILD燃烧技术在体积热强度高的加热炉上较容易实现。多种低NOx燃烧技术组合使用会取得比单一措施更好的效果。

600MW机组四角切圆锅炉低氮燃烧改造及运行调整

利用空气分级燃烧技术对某电厂600 MW机组四角切圆燃烧锅炉进行了低NOx燃烧改造,对改造前后的NOx排放浓度进行了对比分析。试验结果表明,通过低NOx燃烧改造,锅炉NOx排放浓度明显下降,在机组负荷大于350 MW时,锅炉NOx排放浓度降低接近50%。调整试验结果表明,SOFA风量、辅助风风门开度、二次风箱与炉膛差压等对NOx排放影响较大。

不同煤燃烧方式降低NOx排放比较及解耦燃烧应用

采用两段反应器研究了三种煤在不同燃烧方式下抑制NOx生成的效果。结果表明,煤的热解气和部分气化生成气再燃均能较好的抑制NOx生成,抑制效果优于空气分级燃烧,解耦燃烧方式抑制NOx生成的效果最显著,相对于传统燃烧其NOx排放降低了32%以上。煤种对各种燃烧方式降低NOx的程度有明显影响,煤中单位氮含量的燃料比(固定碳/挥发分)越小,煤的热解气和部分气化生成气再燃以及解耦燃烧方式下NOx的排放量越低。在煤部分气化生成气再燃烧方式中,部分氧化气化段通氧量不同,降低NOx排放的效果也不同,在氧气体积分数为8%～10%时的NOx生成量最低。基于解耦燃烧技术原理,研制了1.4 MW解耦燃烧工业锅炉,在燃烧同一煤种时,解耦燃烧锅炉和传统立式锅炉相比,烟气中NOx排放量降低了32.9%。

四角切圆燃煤锅炉变SOFA风量下燃烧特性数值模拟

对某电厂660MW四角切圆燃煤锅炉增加了分离燃尽风(SOFA)的低氮改造,利用Ansys Fluent14.0软件进行了改造后燃烧特性的数值模拟,并将数值模拟结果与实际测量数据进行对比,研究了炉膛速度场、温度场、组分场和NOx质量浓度的分布规律,分析了不同SOFA风门开度下燃烧器区域以及沿炉膛高度方向NOx质量浓度的变化.结果表明:低氮改造中增加SOFA后的温度分布较均匀,切圆形成较好,没有出现火焰贴墙现象;当SOFA风门开度由30%增大到100%时,燃烧器区域最高温度由1 803K降低到1 684K,最高温度降低119K;燃烧器区域NOx最高质量浓度由388 mg/m3降低到259 mg/m3,降低了129 mg/m3;炉膛出口NOx质量浓度由487.9mg/m3降低到307.4mg/m3,降低了180.5mg/m3;通过调节SOFA风门开度可有效降低炉膛出口NOx质量浓度.

600MW机组对冲燃烧锅炉低氮燃烧改造及运行调整

为解决600 MW火电机组对冲燃烧锅炉NOx排放质量浓度过高的问题,进行了低氮燃烧改造。通过低氮燃烧器更换,合理布置燃尽风喷嘴,采用全炉膛分级燃烧技术,使NOx排放质量浓度降低至300 mg/m3左右,达到了降低NOx排放的效果,同时锅炉飞灰含碳质量分数没有明显的变化。通过部分低温过热器置换为省煤器,降低了过热器减温水流量,同时空气预热器进口烟气温度下降,锅炉排烟温度也会随之下降,有利于提高锅炉热效率。部分低温过热器置换后省煤器出口水温提高,但还有一定的欠饱和温差,距汽化仍有一定的安全裕度。

R0110重型燃气轮机燃烧室污染排放性能研究

我国研发的R0110重型燃气轮机采用干式低污染燃烧室设计。燃烧室具有2种工作模式,为检验其排放性能,在低压模拟条件下针对模式I进行了单管试验。结果表明,在整个负荷范围内,NOx排放均远远超标;CO在负荷≥0.7后均满足设计要求;当参照GE公司DLN燃烧室的设计特点降低值班燃料比例后,NOx反而增加。分析认为,NOx超标的原因主要是预混燃料比例偏低,预混均匀性相对不足,燃烧区过量空气系数的设计不合理,致使燃烧温度偏高。值班燃料的负面影响是由于原始设计使局部形成了富燃料燃烧的状态。针对以上问题,提出了进一步改善燃烧室的污染排放特性的措施建议。

六角切圆燃烧褐煤煤粉锅炉低NO_x燃烧技术研究

为了降低六角切向燃烧褐煤煤粉锅炉的 NOx 的排放量,文中对一台燃用褐煤的 670t/h 煤粉锅炉燃烧器、采用水平浓淡燃烧和分级送风技术后,进行了 NOx 排放特性的工业性试验研究。试验中研究了各种送风方式对 NOx 排放和燃烧特性的影响。试验表明,采用分级送风和水平浓淡燃烧相结合,NOx 排放浓度下降了 23%以上,达 388.3mg/m3,而锅炉效率有所提高,低负荷稳燃能力有所加强。

低NOx排放的“风包粉”浓淡煤粉燃烧技术

提出了一种低ＮＯｘ排放的煤粉燃烧技术──“风包粉”浓淡煤粉燃烧技术。分析了这种技术降低ＮＯｘ排放的原理和技术措施，并指出这项技术在低ＮＯｘ排放的同时，还具有低负荷稳燃、高燃烧效率、防止结渣和防止高温腐蚀的性能。介绍了这项技术的一些试验结果和应用情况。