Study on mathematical model of steam coal blending

It is necessary to set up a new mathematical model of steam coal blending instead of the old model. Indexes such as moisture content, ash content, volatile matter, sulfur content and heating value in the new mathematical model have linear relation. The new mathematical model can also predict ash-fusion temperature precisely by considering coal ash ratio in steam coal blending, therefore it is possible to obtain linear relation of ash-fusion temperature between single coal and steam coal blending. The new mathematical model can improve precision of steam coal blending and perfect the old mathematical model of steam coal blending.

Steam Gasification of Different Brown Coals Catalysed by the Naturally Occurring Calcium Species

The effects of the constituents of mineral matter in brown coals from different deposits of Kansk-Achinsk, Lenaand from Yallourn Basins on the structural parameters and steam gasification reactivities of respective coal chars at moderate temperature and at low and high pressure were studied in this paper. The data on how the preliminary decationization with diluted hydrochloric, acetic and sulphuric acids affect char gasification reactivities are presented. The importance of surface area and crystallinity of chars and the presence of naturally occurring metals on gasification reactivity is considered. Quantitative correlations between the calcium contents and the extents of gasification are revealed. The gasification results obtained in a flow reactor with steam stream and in an autoclave reactor at high pressure of gaseous products are compared. The catalytic effect of dispersed calcium oxide-carbonate particles produced from the naturally occurring calcium containing carboxylates was shown to be a key factor for char gasification reactivity, the effect in the flow reactor being much larger as compared to that in the autoclave reactor. This was mainly related to different forms of catalytically active calcium species and to the composition of the gaseous reaction mixture.

不定型煤基活性焦制备及预处理影响研究

我国煤炭燃烧排放大量的SO2和NOx等导致了严重的空气污染,需要寻找一种清洁高效的烟气联合脱硫脱硝技术.煤基活性焦因其脱除效率高,再生能力强等诸多优点备受关注,但目前的研究主要集中在柱状和粉末状活性焦上.为研究大粒径煤基活性焦的制备参数和预处理对活性焦理化特性的影响,对原煤颗粒进行高温空气预氧化处理,并通过炭化-水蒸气活化两步法制备活性焦.结果表明:低温长时间活化可使炭化料内部孔隙充分刻蚀,显著提高比表面积和孔容,以水蒸气作为活化剂有利于微孔和介孔协同发展,适合制备大粒径分级孔结构活性焦.700℃活化3 h制得的府谷煤活性焦比表面积为429.54 m^(2)/g,介孔占比27.80%;850℃活化3 h制得的大同煤活性焦比表面积为892.20 m^(2)/g,介孔占比21.46%.高温空气预氧化能够改变原煤内部结构,对府谷煤颗粒在200℃下预氧化15 h后,氧化煤内部成分和结构基本稳定,脂肪结构被消耗的同时生成了大量含氧官能团.预氧化处理对炭化过程的影响较为显著,氧化煤在炭化过程中热塑性特征显著降低,减少了焦油对孔隙的堵塞,此外,含氧官能团的交联作用也促进了煤中大分子的缩聚和孔隙的形成,从此促进初步孔隙的发展.虽然预氧化使得活性焦的比表面积和孔容都有所增大,但活化剂和样品之间的成孔路径未产生改变.

蒸汽裂解生产乙烯的原料优化选择与配置

目的对国内乙烯裂解原料的优化配置问题进行分析,为炼化企业提质增效提供相关信息和技术参考。方法对乙烷裂解制乙烯投资热进行理性分析后,指出国内蒸汽裂解生产乙烯的原料来源广泛,以石脑油为主,兼及少量低碳烃和低辛烷值油品。阐述了石脑油的分离技术及裂解评价试验对乙烯裂解原料优化的重要作用。对煤基石脑油与石油基裂解原料的物性和裂解性能进行对比分析。结果煤基石脑油中正构烷烃质量分数达到72.83%,其裂解乙烯、丙烯、双烯(乙烯+丙烯)及三烯(双烯+1,3-丁二烯)的收率分别比石油基石脑油高出18.33%~26.27%、5.92%~12.34%、16.50%~21.41%、12.66%~17.53%。煤基石脑油裂解乙烯收率分别比拔头油和油田轻烃高出10.95%和10.74%,双烯收率分别比拔头油和油田轻烃高出4.28%和4.09%,三烯收率分别比拔头油和油田轻烃高出6.89%和6.22%,裂解性能优异。结论立足于国内“富煤、贫油、少气”的能源结构实际,充分发挥炼化一体化优势,积极盘活石油基乙烯裂解原料,对炼油厂副产低碳烃和低辛烷值油品等适合做乙烯裂解原料的烃类,应该合理利用。以煤基石脑油为突破口拓展新的裂解原料来源,是解决国内乙烯裂解原料短缺问题、实现炼化装置提质增效、推动炼化行业高质量发展,保障能源安全和实现乙烯工业可持续发展的有效途径。

燃煤机组过热汽温宽负荷模型前馈控制

为了对燃煤机组过热汽温宽负荷运行时进行更精确地前馈控制,提出一种基于物理引导神经网络(PGNN)的预测前馈信号模型,并基于间隙度量法确定了多模型的负荷段分配。多模型间隙度量PGNN预测方法采用多模型间隙度量方法对负荷区段进行合理划分,结合过热器机理引导的长短期记忆神经网络,可以对强耦合、大惯性的过热汽温宽负荷前馈信号进行精准预测。结果表明:在机组宽负荷运行时,随着负荷降低控制对象的非线性程度逐渐增强,需要更多的模型数量,采用多模型间隙度量PGNN前馈控制方法可以在不同工况下采用与当前工况相适应的前馈信号,有效提升过热汽温的调节精度和稳定性。

动力煤原煤细粒深度筛分工艺改进研究

为解决当前动力煤原煤细粒深度筛分误差大和效率低等问题,研究对动力煤原煤细粒深度筛分工艺进行了改进,并对其有效性进行了检验。结果显示,在该改进工艺下,动力煤原煤细粒深度筛分错配物含量最低为3.5%,筛分效率约为83%。这表明该方法改善了传统筛分工艺的不足,在减少筛分错配物含量的同时,提高了筛分效率,有利于推动选煤生产技术发展,满足市场煤炭消费需求。

600 MW等级超超临界燃煤发电机组动态建模与变负荷控制优化

为提升超超临界燃煤发电机组变负荷过程关键参数控制效果及能效,以某600 MW等级超超临界燃煤发电机组为研究对象进行建模仿真,其关键热力参数偏差满足火电仿真标准规定,建立了燃煤发电机组热力系统内部蓄热分布模型,提出了前馈机组内部蓄热状态的水燃比和烟气挡板开度控制逻辑,将机组变负荷过程实时的蓄热状态前馈到给水、给煤流量和烟气挡板调控中。仿真结果表明:机组在40%THA~70%THA负荷段以1.0%Pe/min~3.0%Pe/min速率变负荷时,累计主蒸汽温度偏差率绝对值下降27%~31%,机组瞬态过程平均发电标准煤耗率下降0.37~0.65 g/(kW·h)。证明所提出的控制策略提升了超超临界燃煤发电机组变负荷瞬态过程关键热力参数控制精度和能量转化效率。

300 MW四角切圆锅炉再循环烟气对蒸汽温度影响试验研究

为了缓解某300 MW四角切圆锅炉低负荷工况主蒸汽及再热蒸汽温度偏低问题,开展了再循环烟气对蒸汽温度影响试验研究,结果表明再循环烟气量主要受锅炉燃烧稳定性、受热面壁温、减温水调节裕度、排烟温度等影响。低负荷工况下烟气再循环系统投入后主蒸汽温度、再热蒸汽温度均明显提升,脱硝系统入口烟温小幅度增加。不仅有利于降低汽轮机热耗率和供电煤耗,提升机组低负荷运行经济性,而且有助于避免汽轮机末级叶片腐蚀问题,降低设备维护成本。

汽轮机高位布置燃煤发电系统调频动态特性模拟研究

汽轮机高位布置技术可大幅缩短四大管道的长度,降低四大管道阻力,有望在降低发电煤耗率的同时提升机组的响应能力。采用GSE软件建立了660MW汽轮机高位布置超超临界燃煤发电机组动态模型,研究了主汽阀、高加抽汽节流和低加抽汽节流参与一次调频时的调节性能,并与汽轮机常规布置机组进行比较。结果表明:汽轮机高位布置可减少主汽阀参与一次调频时的调节时间,负荷扰动分别为-0.3%P e、-0.4%P e和-0.5%P e时,高位布置机组的调节时间分别减少了2s、2.1s和2.6s,负荷扰动分别为+0.3%P e、+0.4%P e和+0.5%P e时调节时间减少了2.1s、3.5s和4.1s;但是汽轮机高位布置对抽汽节流参与调频时的调节时间影响较小。

考虑稳定性的双事件触发过热汽温串级控制

过热蒸汽温度对燃煤火力发电厂的运行至关重要。然而,以往控制策略中执行器频繁动作的问题却未被重视。因此,从保护执行器的角度出发,设计了一种新的控制策略。首先,针对蒸汽温度系统提出了一种考虑稳定性的双事件触发串级控制策略。该策略分别在内环和外环控制器的前端增加了一个事件触发机制。其次,为了减少执行器和控制器更新次数,讨论了在串级控制的双环中添加事件触发机制,并得到了事件触发条件的阈值和时间间隔的选择规律。最后,推导出等效的状态反馈系统,利用非周期性采样理论证明了系统的稳定性。稳定性只与事件时间间隔有关,而与事件触发阈值条件无关。仿真结果表明,与传统的周期控制相比,采用该策略可避免控制器和执行器的频繁更新。此外,与仅在内环或外环添加事件触发控制相比,双事件触发控制策略中内环、外环控制器和执行器的更新次数更少,控制性能更好。

固定床加压熔渣气化过程的仿真模拟

为研究固定床加压熔渣气化炉气化反应过程及最优工艺参数,利用Aspen Plus软件建立固定床加压熔渣气化炉的动力学模型,并利用该模型对内蒙某固定床加压熔渣气化炉进行模拟计算,计算结果与实际生产数据的误差<5%,从而验证该模型的准确性。在该模型的基础上探讨固定床熔渣气化炉内的组分和温度分布,以及不同操作参数对气化炉性能的影响。结果表明:炉内最高温度为2019℃,在蒸氧喷嘴附近;炉内各反应层所占高度的比例为燃烧层占15%,气化层占25%,干馏+干燥层占60%;随着蒸氧比(蒸汽质量流量∶氧气体积流量)的增加,碳转化率增加,蒸汽分解率下降,当蒸氧比为0.95—1.0时,气化炉性能最优;随着氧煤比(氧气质量流量∶煤质量流量)的增加,碳转化率增加,蒸汽分解率先增加后降低,当氧煤比为0.45—0.46时,气化炉性能也最优。研究结果可为固定床加压熔渣气化炉的设计和操作提供一定的理论依据。

W型火焰锅炉改烧烟煤对汽温参数影响试验研究

对某进口350MW亚临界W型火焰锅炉全烧烟煤改造后试验研究。通过试验研究掌握影响锅炉汽温参数主要因素。试验研究结果表明除了煤质对汽温参数有影响外,实际运行中降低一次风速、拱上风量、燃尽风率和增大乏气开度有利于维持汽温稳定,可为同类型锅炉设计运行提供参考。

一抽一背汽轮机热电联产供热发电系统技改创新及应用

山西潞安矿业(集团)有限责任公司五阳热电厂改前有两台抽凝汽轮机,2018年,山西省委巡视组巡视潞安集团公司提出,五阳热电厂供电标煤耗高于全国供电标煤耗平均水平(310 g/k Wh),面临停产,为满足国家环保要求,五阳热电厂先后对两台汽轮机进行了改造,将1号汽轮机改为全通流汽轮机,2号汽轮机改为背压汽轮机,改造后可以满足改造要求。

高温熔盐储能提升燃煤机组动态响应的分析

为了提高燃煤机组调峰负荷响应速率,基于Dymola软件的Modelon组件库,建立某600 MW超临界燃煤机组的动态模型,研究采用高温熔盐替换抽汽加热给水对燃煤机组主要参数动态特性的影响。研究结果表明:替换低压加热器(简称低加)比替换高压加热器(简称高加)对机组主、再热蒸汽和给水参数的影响更小,随着机组负荷的降低,机组负荷响应能力降低。高温熔盐替换高加时,负荷响应时间较长、负荷变化量较大、负荷平均变化速率较小,而高温熔盐替换低加时的效果相反,熔盐替换高加时的热电转化效率比替换低加要高。

基于压汞法的过热水蒸气对煤系页岩渗流孔隙结构的影响研究

采用烃源岩过热水蒸气热解装置,联合压汞技术,研究了不同温度的过热水蒸气对煤系页岩渗流孔隙结构的影响。结果表明:随着过热水蒸气温度的升高,孔隙度、孔体积和孔隙非均质性先升高后降低,但平均孔喉半径呈现相反的变化趋势,而渗透率持续增大。过热水蒸气作用下,400℃是煤系页岩渗流孔隙参数显著改变的拐点。有机质的热解是不同阶段孔隙参数变化的主因。高温(≥400℃)过热水蒸气增大了煤系页岩的微米级孔隙含量和孔隙尺寸,降低了渗流孔隙分布的复杂性,孔喉结构趋于简单,增强了孔隙连通性,渗透性显著提升。

过热水蒸气作用下碳质页岩纳米孔隙结构演变规律研究

对流加热方式下碳质页岩纳米孔隙结构的演变是探明煤系烃源岩原位热解油气产出机理的关键。为此,基于烃源岩过热水蒸气热解平台,联合低温N2吸附技术,研究了不同过热水蒸气温度下页岩纳米孔隙结构的演变规律。结果表明:随着过热水蒸气温度的升高,碳质页岩纳米孔隙体积和比表面积呈现先降后升的变化规律,而平均孔径呈相反的变化趋势,300℃时孔体积和比表面积最低,550℃两者最高,小于10 nm孔隙数量的增多是高温段页岩比表面积和孔体积提高的主要原因。过热水蒸气热解作用下碳质页岩纳米孔隙的演变可划分为5个阶段。有机质热解生烃、无机矿物的溶蚀和分解、黏土矿物转化的综合作用控制了每个阶段纳米孔隙的演变特征。

基于再热蒸汽抽汽-熔盐储热的火电系统分析

提出了一种基于再热蒸汽-抽汽熔盐储热的火电联合系统,通过建立仿真模型对系统的运行过程及效率进行了分析。为了使熔盐放热过程匹配主蒸汽温度,需要在抽汽充热过程之后再配置电加热器对熔盐提温,在此基础上研究了充热过程平均换热温差、放热过程夹点温差、低温储热温度对系统性能参数的影响。结果表明:充热过程中维持10 K平均换热温差,放热夹点温差从5 K增加至15 K会导致最高等效往返效率从88.2%降低至85.0%,同时最佳储热温度从314℃升高至324℃;放热过程中维持10 K夹点温差,充热过程的平均换热温差从5 K增加至15 K时,最高等效往返效率从89.5%降低至85.8%;2个温差均在10 K时,机组的最高等效往返效率为87.1%,该条件下运行时机组最低负荷可从30%下调至24.3%。

基于工业物联网技术的监控系统在燃煤锅炉蒸汽吹灰器上的应用

传统的维护模式需要配置大量人员监护燃煤锅炉蒸汽吹灰器的运行,无法及时发现设备的潜在缺陷。详细介绍了国能寿光公司燃煤锅炉吹灰器运行监控系统的部署及实施。通过在吹灰器本体上安装以工业物联网技术为基础的吹灰器运行监控系统,采集并分析数据,有利于及时、准确找到吹灰器存在的缺陷,为吹灰器运行和维护提供有效的运行指导,提高吹灰系统的可靠性,有效弥补传统吹灰器维护模式的不足。

典型燃煤电站供热抽汽系统优化改造及性能分析

由于我国燃煤发电装机占比不断下降,全社会对采暖供热的需求不断增长,迫切需要通过改造现有燃煤机组以提高其供热能力。鉴于燃煤机组供热抽汽存在一定的余压损失,提出了一种增设小型汽轮机的余压利用改造方案,实现了蒸汽能级梯级利用。该方案具体是在供热抽汽母管与换热站之间增设小型汽轮机,用于回收蒸汽余能,一方面可以增加系统整体发电量,另一方面可以降低供热蒸汽损,提升系统整体效率。以某电厂为例,分析了供热抽汽系统的优化改造方案的能耗特性。结果显示,通过对供热抽汽母管的改造优化,小型汽轮机的进口压力可提升至0.7 MPa,年综合收益可达1 455万元,节能效果显著。

燃煤锅炉密闭空间蒸汽管道泄漏检测研究

当前蒸汽管道检测过程中,依托单尺度卷积神经网络检测出管道泄漏,易在池化层丢失部分特征信息,使得检测结果准确率较低。为此,提出燃煤锅炉密闭空间蒸汽管道泄漏检测方法。将声波传感器和声信号发射装置安装到小空间智能运行无人机上,并控制无人机在燃煤锅炉密闭空间自主巡检,采集蒸汽管道泄漏信号;利用改进匀相窄波局部特征尺度分解算法处理采集的声波信号,去除信号中的噪声信息;对降噪后的时域信号进行三级小波分解,基于小波系数提取标准差、峰度和偏度等小波统计特征;最后,应用多尺度卷积神经网络构建蒸汽管道泄漏检测模型,将小波统计特征输入其中,得到最终的泄漏检测结果。实验结果表明,所研究方法应用后,得到的蒸汽管道泄漏检测准确率大于92%,证明了该方法的优越性能。