H_(2)S在线监测装置研发及在锅炉水冷壁高温腐蚀防治中的应用

锅炉水冷壁高温腐蚀问题一直是影响锅炉安全运行的难题。为解决锅炉水冷壁高温腐蚀的主要媒介H_(2)S需要连续测量,但当前行业内缺乏能长期运行的H_(2)S在线监测装置问题,研发了基于可调谐二极管吸收光谱TDLAS原理测量锅炉水冷壁H_(2)S的监测装置,并使用装置在某300 MW等级电站锅炉上进行了示范应用,跟踪评估了该装置的性能。结果显示,基于TDLAS原理所研发的仪器在现场投运12个月以来保持稳定运行,装置在线监测结果显示炉内H_(2)S呈现脉冲式波动特点,H_(2)S浓度高时超过1600μL/L。监测中发现,炉内H_(2)S浓度与运行调整存在较密切的关系,在升负荷过程中,由2台磨转为3台磨运行时,前后墙23.60 m平台测点处H_(2)S浓度急剧增加,从46μL/L增至822μL/L,H_(2)S与脱硫塔入口SO_(2)没有显著的关联性。H_(2)S在线监测装置的成功研发可以实现锅炉主燃烧器区域关键参数的在线监测,并作为运行人员调整锅炉运行参数的主要依据,这对于锅炉高温腐蚀监测和锅炉数字化建设具有积极意义。

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。

大型火电机组风机性能在线智能监控和实时预警系统研究及应用

针对当前大型燃煤机组深度调峰背景下监测预警迟滞易导致风机失速的问题,本文从热力学角度出发,重点评估风机实时运行状态;结合风机热态性能修正实验数据;利用C#语言框架搭建了一套完善的信息采集和在线智能检测实时预警平台;并在某330 MW亚临界机组上完成现场试验验证。平台运行结果表明:改进后的多点矩阵式测量设备可实现宽截面非稳态含尘流场的精准可靠测量,误差低于10%;同时可通过显示实时开度、安全裕量、流量偏差及阻力曲线综合评判当前风机运行性能,实现及时预警,为现场运行人员提供准确的数据指导,具有推广价值。

基于自学习寻优对燃煤锅炉燃烧优化的试验研究

为了使燃烧模型更准确地反演锅炉中煤粉的燃尽状态,基于遗传算法改进的神经网络模型,结合锅炉尾部烟道CO在线监测系统,构建基于自学习寻优的锅炉燃烧优化模型,建立了CO体积分数与锅炉热效率的关系。根据自学习寻优结果,对燃煤锅炉的出口氧量、配风方式和燃尽风(SOFA风)进行调整。研究发现,将出口氧量由3.0%调整至2.5%和3.5%,锅炉热效率分别提高了0.53%和0.49%;将锅炉的配风方式调整为缩腰配风和正宝塔配风方式,锅炉热效率分别提高了0.57%和0.73%;将锅炉A、B两侧SOFA风风门开度由87.4%调整为86.7%,锅炉热效率提高了0.71%,降低了热损失。

300MW亚临界电站锅炉燃烧器优化分析

我国燃煤机组采用的煤种普遍偏离设计值,导致锅炉燃烧不稳定,引发锅炉飞灰含碳量高、热效率低、燃烧器区域水冷壁高温腐蚀严重等问题,降低了机组安全性、经济性。文章通过设置高浓缩比的百叶窗水平浓淡浓缩装置、增强回流钝体、适当扩大燃烧器喷口面积等方式,对机组燃烧器进行改造,并在三种典型工况下对机组特性进行试验。结果表明,改造后机组的飞灰含碳量、NOx排放量明显降低,锅炉热效率显著提升。

600 MW亚临界锅炉燃烧器低氮改造与运行优化

对A电厂600 MW亚临界锅炉进行了燃烧器低氮改造。对61#锅炉燃烧器的改造,在燃用实际煤种的前提下达到以下效果:明显改善了水冷壁高温腐蚀现象;改善屏式过热器超温现象,减温水量下降10%以上;消除了燃烧器喷口以及四周水冷壁结焦的问题。对制粉系统进行调试实验,结果表明在600 MW负荷时可6台磨煤机同时运行,且每台磨煤机的最大出力为60 t/h;500 MW负荷时,在现有煤质下可5台磨煤机同时运行;燃烧系统改造后现场取样结果表明,炉渣碳质量分数为3.06%,飞灰碳质量分数为5.37%,均下降10%以上,且在煤质条件一样的前提下,锅炉出口处NOx质量浓度由原先的600~700 mg/m^(3)下降至300~350 mg/m^(3),有效降低了脱硝装置的成本,实现了节能环保的目的;配煤燃烧时,新疆煤与本地煤种掺混质量比大于1∶1时,可有效防止结焦。因此该次改造具有良好的推广应用价值。

350MW超临界电站锅炉一次风机建模及流场优化

一次风系统流场不均匀易引起电站锅炉两侧风机抢风,出现风量测量准确率下降、设备磨损速率加快、系统阻力增大、炉膛燃烧不稳定等问题,特殊工况下甚至诱发系统误操。通过对一次风系统模拟仿真,分析存在的问题并提出增加导流板等优化改造方案。结果表明,优化后流场分布均匀,缓解了流场紊乱和流动不稳定等问题,消除因抢风带来的风机稳定运行隐患。

燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀形成原因及防治措施

近年来,电厂为降低成本大量掺烧经济煤种,导致锅炉水冷壁高温腐蚀问题日趋严重,随着锅炉机组参数不断提高,部分机组出现了严重腐蚀,加大了治理的困难。时而发生的停机事故严重影响了锅炉的安全稳定运行,频繁的停机检修与建材更换造成了各电厂的严重经济损失,迫切需要研究切实可行的锅炉水冷壁高温腐蚀防治措施。本文系统分析了锅炉水冷壁严重高温腐蚀形成的原因及影响因素,并总结了一些当前较为先进的锅炉水冷壁高温腐蚀的防治措施及其存在的问题,以期为各电厂解决锅炉水冷壁高温腐蚀问题提供技术思路。

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。

引风机叶片断裂故障处理

某电厂对#1机组(600 MW)进行烟气超低排放改造,改造后引风机在运行中多次出现叶片断裂事故,为分析其断裂原因并进一步改进设计,本项目进行了现场对比试验与三维有限元模型分析,诊断结果为叶型设计不合理造成的应力集中,并提出了优化改造方案,最终确定的优化方案最大应力值为87MPa,比三维有限元分析(网格3)计算的最大应力值(311 MPa)下降了72%。

燃煤锅炉水冷壁近壁面高温H2S气体在线监测系统

火电机组锅炉实施了低氮燃烧改造后,水冷壁近壁面区域长期处于高浓度还原性H2S下,水冷壁高温腐蚀现象愈加频繁,影响发电厂机组安全运行。本文基于可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS),采用耐高温耐腐蚀Herriott型多光程吸收池,研制了一套用于在线监测煤粉锅炉中水冷壁近壁面的H2S浓度的测量系统,并在某电厂对该测量系统进行了现场测试,测试结果表明该系统可实现锅炉中水冷壁近壁面的H2S的在线实时监测,并具有结构简单、稳定性强和检测灵敏度高等优点。

燃煤锅炉SCR脱硝系统及其流场优化研究

为解决燃煤机组瞬态过程中选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction,SCR)系统精准喷氨困难的问题,基于数值计算结果对燃煤锅炉的省煤器出口烟道导板和SCR顶部导流板进行优化,建立被控系统和动态响应模型,利用人工智能算法在线完善模型,以实现精准喷氨。改造后,SCR入口烟道A、B侧烟气流速分别为9.0 m/s和9.2 m/s,相对标准偏差CV值为11.4%和10.7%。SCR入口烟道A、B侧NOx平均质量浓度为250.7 mg/m3和260.5 mg/m3,相对标准偏差CV值分别为4.8%和5.0%。SCR出口烟道A、B侧NOx平均放质量浓度为47.1 mg/m3和51.6 mg/m3,相对标准偏差CV值分别为12.3%和12.5%,基本实现了超低排放的要求。液氨单耗从改造前0.2783 kg/MWh下降到0.2152 kg/MWh,下降了27.8%。

660 MW燃煤机组脱硝系统优化改造

脱硝系统烟气流场分布特性与氨烟混合特性直接影响脱硝效率和氨逃逸。一660MW机组原有脱硝系统存在催化剂入口烟气流速分布不均、喷氨母管氨空混合性差、喷氨格栅后氨烟混合性差、喷氨量控制不够精细等问题。基于数值模拟结果,提出了脱硝系统内安装导流元件、喷氨母管内加装氨空混合器、喷氨格栅后加装氨烟混合器、喷氨格栅实施分区控制的优化改造方案。改造后的现场实验结果表明,脱硝系统优化后,催化剂入口烟气流速分布、烟温分布的均匀性均较好,催化剂进出口NOx的质量浓度分布偏差均较小,660MW负荷下喷氨量比改造前下降34.5%。

脱硝系统均匀性优化方案研究

文章总结了国内外脱硝系统优化改造中改善均匀性的方案,包括加装导流板、加装氨-烟扰流器、改造优化喷氨格栅,为建立脱硝系统的优化改造流程提供了参考。以某330 MW的燃煤机组脱硝系统改造为例,利用Fluent软件进行1∶1建模,通过软件模拟对比流场优化和喷氨格栅改造前后的均匀性变化,并在热态状态下进行了性能试验。其结果表明改造后均匀性有极大改善,不仅符合技术标准指标,还降低了液氨单耗23.8%,极大提升了经济性。

300MW机组锅炉燃烧器及磨煤机分离器优化研究应用

为解决锅炉近壁面高温腐蚀问题,优化运行效果,本项目针对330MW机组的一次风燃烧器及A/B磨分离器挡板进行了超低排放优化改造。改造后,脱硝入口的NOx减少;锅炉近壁面的还原性气氛CO降低了72.9%;锅炉效率由89.29%提高到91%;在煤质较好的情况下,可将锅炉飞灰控制在3%以下。

热工控制优化在脱硝控制中的应用

本文就燃煤机组热工控制系统普遍出现的CEMS测量系统延迟、PID控制方式的单一、喷氨调节阀的品质差和自动调节系统保护逻辑的局限性等问题提出了以下解决措施:(1)脱硝自动调节保护系统引入容错逻辑思想,设定多项判断指标,确保脱硝系统长期稳定运行;(2)在原有前馈-反馈自动调节系统中加入了自动调节系统动态特性校正和补偿,优化了PID控制方式的自适应调节,提出了NOx浓度高低两种调节逻辑;(3)减少了CEMS测量系统的反吹和校准时间,减少了测量系统的反应时间,引入了测量信号和喷氨控制信号一对一控制;(4)对喷氨调节阀进行了包括布置方式多样化、一对一控制方式、智能调节控制器等优化,保证了其线性品质好,调节范围大和反应灵敏。

320MW超临界锅炉脱硝系统的流场建模与性能优化

燃煤机组SCR脱硝系统的脱硝效率与还原剂和烟气的流场特性有密切关系。建立SCR脱硝系统、喷氨格栅仿真模型,对烟气流场进行模拟计算。通过改造脱硝出口NOx/NH3/O2浓度测量系统,优化烟道导流板,加装大尺度混合器,分区控制喷氨格栅等方法优化脱硝系统。结果表明,优化后脱硝系统速度分布的均匀性和氨-氮混合的均匀性得到改善,烟气入射催化剂最大角度(与垂直方向的夹角)≤10°,脱硝出口NOx浓度低于50mg/Nm3,氨逃逸小于2.5mg/m3,新单台机组平均减少用氨量30kg/h,锅炉空预器压差上升速率下降50%,多点在线式烟气监测系统测量数据传输响应总时间<5s,系统自动投入率>98%。

燃煤锅炉高温硫腐蚀浅析

本文阐述了高温硫腐蚀的形成过程、影响因素、高温腐蚀防治方法和高温腐蚀数值模拟等方面。得出:(1)高温硫腐蚀的发生过程极为复杂,其根本原因在于水冷壁附近存在还原性物质(CO、H、OH)导致的煤中硫物种向H2S和气态单质S等腐蚀性物质的转化。腐蚀性物质不仅破坏金属管壁表面的氧化膜,同时还与内部金属反应,产生恶性循环;(2)贴壁风法是现阶段主流的高温腐蚀防治方法,其在预防近壁处H2S等腐蚀性物质的生成起到了关键作用,但在影响锅炉燃烧效率、运行成本过高等方面还有待进一步提高;(3)数值模拟研究中的总包反应机理和详细反应机理各有优劣,两者结合是现在高温硫腐蚀数值模拟的主流方法,能够很好预测炉内高温腐蚀,在结果精确度上还存在较大误差。

300MW燃煤机组脱硝系统喷氨优化改造

脱硝系统喷氨自动控制对保证脱硝效率和减小氨逃逸至关重要。一台300MW燃煤机组原有脱硝系统存在出口NOx浓度浓度测点滞后、净烟气出口NOx浓度波动较大、脱硝系统出口NOx浓度测点与环保(净烟后)NOx浓度测点测量值存在偏差、氨气浓度存在偏差、系统测点稳定性较差等问题。因此,提出了尾部烟道安装CO浓度在线监测装置、开发锅炉效率机器学习寻优系统、开发基于锅炉燃烧模型的多目标全变量喷氨前馈控制系统的优化改造方案。改造后的现场实验结果表明,脱硝系统优化后,脱硝系统净烟气出口NOx浓度波动降低66.67%以上,喷氨量比改造前下降10.94%,波动值相对减少78.37%。

300MW燃煤机组燃烧系统优化改造

对某电厂300MW亚临界汽包锅炉进行了燃烧调整优化实验,本次对2号炉燃烧器的改造拓宽了锅炉燃烧燃煤适应性,有效缓解目前锅炉存在的受热面超温,烟温偏差大,飞灰炉渣含碳大以及高温腐蚀的问题。燃烧系统改造后现场实验结果表明,在100% THA(260MW)工况下,修正后锅炉热效率为88.72%,较原效率提高1.7%;75% THA(210MW)工况下,修正后锅炉热效率为87.66%,较原效率提高1.4%;50% THA(170MW)工况下,修正后锅炉热效率为87.86%,较原效率提高1.9%;同时脱硝入口的NOx质量浓度由840~870mg/m3降低至380~390mg/m3。