电站锅炉数字化燃烧检测

建设智能化电厂需要进一步提高电站锅炉性能监控水平,从而保障锅炉在全负荷范围内安全、高效运行。通过采用计算机图像处理和辐射逆问题求解方法,耦合炉侧燃烧诊断和锅侧蒸发系统建模,实现了锅炉燃烧过程的数字化检测,并在一台超临界W型火焰锅炉上开展了试验研究。以炉侧燃烧诊断给出的水冷壁表面热流密度分布作为边界条件,按照大比热区的焓值范围划分3个焓值区间分别求解工质侧换热系数,实现了超临界压力下水冷壁温度分布的检测。试验结果表明,炉侧温度检测误差小于50K,锅侧水冷壁检测误差小于1.06%。锅炉燃烧数字化检测技术将为控制炉内燃烧工况的优化分布提供重要参考。

超超临界燃煤锅炉水冷壁材料高温烟气腐蚀研究

以700℃级先进超超临界燃煤锅炉水冷壁候选材料T24和T92钢为研究对象,在600℃模拟水冷壁附近还原性烟气工况下,对两种材料进行了1200 h高温烟气腐蚀试验。通过腐蚀动力学曲线、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)研究了其高温腐蚀行为及腐蚀机理。结果表明:两种材料均发生高温腐蚀,腐蚀动力学曲线均满足抛物线规律,而且T24腐蚀速率明显大于T92的。两种材料腐蚀1200 h后腐蚀产物均呈三层结构,外层富Fe、S,中层富Fe、O,内层富Fe、S、O,T92钢内层还富有Cr元素。较高Cr含量使得T92钢生成一定厚度的Cr_2O_3,Cr_2O_3能抑制H_2S及游离态硫的扩散,增强了其抗腐蚀能力。

准东煤旋风燃烧火焰光谱分析方法

提出了一种基于主成分分析(principal component analysis,PCA)分离和辐射率多项式拟合的光谱分析方法,能够从光谱仪检测信号中同时反演火焰温度、辐射率和气相Na浓度。在一台旋风炉上开展了试验研究,结果表明,准东煤旋风燃烧火焰在可见光波段满足灰性假设,火焰温度检测误差小于4%。Na的特征谱线辐射强度与气相Na离子浓度成正比例关系,可利用Na在589 nm处的特征谱线反演气相Na浓度。旋风燃烧时煤灰中绝大部分的Na会挥发进入气相,配风方式对Na的释放没有影响。在旋风筒尾部气相Na向液渣和飞灰中迁移。

准东煤旋风燃烧的数值模拟

为掌握准东煤在液态排渣旋风炉中的燃烧特性,对准东煤旋风燃烧过程进行了数值模拟。通过建立传热传质模型求解熔渣层的热物性参数,并作为边界条件代入燃烧CFD模拟中构建联合迭代算法。结果表明,迭代收敛后火焰温度与热电偶测量值基本吻合,误差小于4%。大于10μm的飞灰颗粒与熔渣层碰撞并被黏附,颗粒沉积可简化为一次碰撞。熔渣层厚度沿筒长方向呈非均匀分布,最大厚度约为2 mm,可近似为牛顿流体的流动边界层。排渣口处熔渣温度大于黏度25 Pa·s对应的温度,能够实现稳定液态排渣。立式旋风炉捕渣率大于0.6,捕渣率分布主要受配风方式的影响。

NERC在循环流化床燃烧技术领域的研究与开发

简述电站锅炉煤清洁燃烧国家工程研究中心（ＮＥＲＣ）近年来对循环流化床（ＣＦＢ）燃烧技术的研究概况。对其开发工作、试验研究和工业装置设计的技术关键进行了较详细的介绍，并对已进行的国产ＣＦＢ锅炉的启动调试和试验研究概况及ＣＦＢ锅炉大型化技术未来的开发步骤作了阐述。

国产化100MW CFB锅炉的设计研究

循环流化床锅炉（ＣＦＢ）的大型化发展要求从设计、制造及辅机配套等方面实现国产化。文中介绍哈尔滨锅炉有限责任公司和电站锅炉煤清洁燃烧国家工程研究中心在总结大量试验研究、设计制造经验及消化吸收内江１００ＭＷ ＣＦＢ锅炉技术的基础上联合设计的１００ ＭＷ ＣＦＢ锅炉，对其设计思想、炉型技术特点以及锅炉岛辅机设备的设计进行详细讨论。

国产410t/h循环流化床锅炉底灰处理系统技术研究

分析了四川内江高坝电厂 41 0t/h循环流化床 (CFB)锅炉底灰处理系统设计及运行特性 ,总结了FAC - 80 0 0 / 2 0 0型冷渣器设计和现场运行性能 ,在此基础上提出了国产 41

A-USC锅炉关键部件四种候选镍基合金烟气腐蚀行为研究

以700℃先进超超临界（A-USC）锅炉关键部件候选的4种镍基合金Inconel 740H、Nimonic 263、Alloy 617B、Haynes282为研究对象,在模拟燃用国产高硫煤的750℃烟气/煤灰腐蚀环境中,对4种合金进行了2 000h高温烟气腐蚀试验。结果表明：4种合金耐蚀性由高到低依次为Inconel 740H、Nimonic 263、Alloy 617B、Haynes 282。较高Cr、Al、Ti含量使得Inconel 740H具有最优耐蚀性。较高Mo含量使得Alloy 617B和Haynes 282腐蚀过程中生成大量挥发性腐蚀产物,导致这2种合金耐蚀性较差,而Haynes 282合金Cr含量相对较低,故其耐蚀性最差,并且讨论了相关腐蚀机理。

尿素水解催化剂性能比较研究

为筛选出高活性的尿素水解催化剂,利用间歇反应釜和连续操作中试装置,对尿素催化水解反应的动力学和热力学特性进行了研究,并比较了不同催化剂对水解反应温度、能耗和变负荷响应时间的影响。结果表明:添加催化剂能够降低水解反应的活化能(液态磷酸氢二铵活化能为65.3 kJ/mol、固体氧化铝活化能为52.9 kJ/mol),并提高尿素转化率;添加催化剂能够提高水解反应速率,降低水解反应温度;在连续操作反应器中,固体氧化铝催化剂存在分布不均、接触不充分的问题,导致催化活性下降;催化水解的产氨能耗仅比普通水解降低约1%~3%,添加磷酸氢二铵和氧化铝催化剂未减小水解器的变负荷响应时间。

基于辐射图像处理的壁温分布监测实验研究

大型工业炉窑燃烧监测可简化为封闭空腔体系内的辐射换热问题,精确定量其边界辐射特性是开展后续辐射逆问题研究的基础,而这需要解决壁面辐射与空间辐射相互耦合的难题。通过引入基于蒙特卡洛的DRESOR法来精确求解封闭空腔内部辐射传热方程,解耦了计算边界处检测能量中分别来自空间辐射和壁面辐射的份额,并比较了温度分布和辐射物性参数对壁面辐射贡献份额的影响,最后实验验证了利用边界检测辐射信息反演壁面温度的可行性。本研究将为探索工业炉窑壁面热物理量场检测方法提供参考。

高钙褐煤炉内喷钙脱硫试验研究

采用由云南小龙潭电厂提供的高钙褐煤、石灰石粉和生石灰 (CaO)粉在 1MW煤粉燃烧试验炉上进行了炉内喷钙尾部增湿活化脱硫模拟试验 ,旨在研究高钙褐煤的自脱硫特性和喷石灰石及生石灰粉时的脱硫特性 。

超超临界机组锅炉燃用煤种经济性分析

为了研究燃煤变化与电厂综合成本的关系,结合煤质特性分析、设备检修数据及机组参数长期统计,通过现场试验、统计分析及理论计算,获得了3种不同煤质下的燃煤采购成本、煤耗、磨损及检修成本、辅机电耗成本及远期其他成本。研究结果表明:发热量每相差418kJ/kg的煤质,当其标煤价格差低于2.65元/t时,则燃用高热值煤种的综合成本较低;当其标煤价格差高于3.06元/t时,则燃用低热值煤种的综合成本较低。此结果可为电厂燃煤采购提供指导。

可调式煤粉分配器的理论与试验研究

针对目前电厂中存在的煤粉分配均匀性问题，简要介绍了国际、国内的煤粉分配技术现状。在理论分析的基础上提出了一种新的可调式煤粉分配技术。其可行性已得到试验验证。

锅炉受热面壁温分布直接监测实验研究

为准确测量火焰覆盖下的锅炉受热面表面温度,采用彩色电荷耦合器件(CCD)相机和红外热像仪同时拍摄火焰图像,获取火焰在0.38~0.78μm和3.95μm两个谱段的边界辐射强度信息,并结合DRESOR法解耦求解探测器接收到的火焰辐射和壁面辐射份额,从3.95μm谱段辐射检测信息中滤除火焰辐射,反演测量锅炉受热面壁温分布.在一台330 MW煤粉锅炉上开展了实验验证,分别测量了水冷壁和屏式过热器的向火侧温度,与热电偶测量结果相比最大偏差为4.1%.在炉膛水冷壁区域靠近侧墙1~2 m的火焰厚度上,利用3.95μm中波探测器能够避开火焰辐射获得受热面图像.研究不仅对辐射测温技术的发展形成补充,还为锅炉受热面结渣沾污监测提供重要参考.

火电厂尿素水解工艺设计及试验研究

尿素水解制氨工艺在火电厂SCR脱硝还原剂制备中逐渐得到应用,其操作条件和工艺路线与传统的化工行业尿素深度水解技术存在显著差别。中试试验数据表明,尿素水解制氨工艺的操作压力应选择0.6 MPa,定压运行,操作温度接近150℃。操作条件下尿素分解率大于98%,尿素水解反应的选择性为93.4%,指前因子和活化能参数分别为2.98×106 s-1和86.575 k J/mol。设计水解反应器时应在确保布置足够受热面的前提下尽量缩小反应器体积。本研究将为火电厂烟气脱硝用尿素水解系统工艺设计提供参考。

烟气脱硝用尿素水解制氨工艺试验研究

为了掌握烟气脱硝用尿素水解制氨工艺的放大规律,通过建立中试装置来模拟工业反应器的传递过程,对尿素水解工艺开展了中试及工业化放大试验研究。结果表明,尿素溶液在一定温度、压力下发生水解反应生成氨气、二氧化碳和水蒸气的混合气,气液相平衡可采用修正的LewisRandall方程和Herry方程分别描述。当操作温度为150℃时,反应-扩散准则数M为0.036,表明尿素水解制氨为液相慢反应,本征反应速率远小于氨气扩散速率,反应器的产氨速率由动力学控制,可简化为温度和反应平衡常数的函数;水解反应器内加热蒸汽发生冷凝换热,液相区则产生泡核沸腾;根据中试试验数据建立的表观动力学模型,可用于指导工业反应器的结构设计。该研究将为烟气脱硝用尿素水解制氨工艺开发及反应器放大设计提供重要参考。

空气分级对旋风燃烧液态排渣及NOx排放的影响

为了进一步论证在旋风炉中采用空气分级低氮燃烧技术的可行性,建立了旋风燃烧液态排渣模型和NOx排放半经验公式,并在一台中试旋风炉上开展了实验研究,定量分析了空气分级对准东煤旋风燃烧时液态排渣、NOx排放和燃尽性的影响.实验数据表明,针对不同准东煤种,为兼顾稳定液态排渣和降低氮氧化物排放,可根据容积热负荷、捕渣率和灰临界温度确定合适的空气配比方式.燃用准东天池煤时,最佳的主燃区过量空气系数为0.9,与空气未分级相比,NOx排放可降低20%,但未完全燃烧热损失会增加0.32%.本研究将为旋风炉的设计和运行提供重要参考.

循环流化床传热特性的试验研究

在 1MW循环流化床燃烧试验台上对炉内水冷壁的传热特性进行了试验研究 ,分析了循环床运行参数对传热的影响规律 。

蒸汽汽提尿素水解制氨试验研究

在高浓度尿素水解制氨工艺中,为减少中间产物甲铵对设备的腐蚀,提出一种蒸汽汽提工艺来促进水解液中甲铵的分解。文中通过建立蒸汽汽提工艺的机理模型,并结合中试装置开展试验研究,分析了蒸汽汽提对尿素水解制氨过程的影响。试验结果表明,汽提蒸汽改变了水解反应体系的气液相平衡,促进了液相中甲铵的分解。水解产氨速率由动力学控制,蒸汽汽提工况下表观动力学参数和产氨速率均保持不变。汽提蒸汽中仅有部分显热被利用,增加汽提蒸汽流量会增大产氨蒸汽耗量。当给料尿素溶液浓度为60%,汽提蒸汽量准则数?增加到29%时,水解反应液中尿素及其衍生物的质量分数降低20.1个百分点,单位产氨蒸汽耗量增加23%。

磁性活性炭吸附剂脱汞性能研究

为了制备同时具有优良脱汞性能和磁分离特性的磁性活性炭(MAC),采用共沉淀法制备Fe^(3+)和Fe^(2+)的不同离子配比及不同磁质量分数的MAC,并对其进行比表面积、磁化强度、扫描电镜、X射线衍射、热失重试验等分析,得到Fe^(3+)和Fe^(2+)摩尔比为1∶1,磁质量分数为25%的MAC具备良好的磁分离特性和脱汞性能。在固定床试验台上对MAC进行脱汞性能影响试验,结果表明:γ-Fe_2O_3是MAC上主要的磁性物质,O_2和HCl的存在均能加强元素汞的氧化脱除,促进MAC对汞的吸附,且其含量越高脱汞性能越好;SO_2对MAC的脱汞效率无明显影响,接触初期在MAC表面产生竞争吸附现象,造成脱汞效率先降低后升高现象;水蒸气减弱了MAC对汞的吸附效果。