基于最小综合供电成本的电站锅炉多元燃料掺烧方法研究

为解决电站锅炉掺烧煤气、褐煤、煤泥等多元燃料时的安全和经济性问题,提出了一种针对多元燃料掺烧的评估方法。首先结合燃料特性和机组安全运行各方面要求,建立不同负荷下入炉燃料水分、挥发分、热值和硫分的约束条件,然后通过掺烧试验确定最低综合供电成本,提出不同负荷时的多元燃料最佳掺配方案,并在一台300 MW电站锅炉上开展了掺烧试验。结果表明,在满足入炉燃料约束条件的前提下,以综合供电成本最低为原则提高经济煤种掺配比例,可降低电厂燃料成本。本研究将为我国电站锅炉多元燃料掺烧研究提供重要参考。

电站燃煤锅炉新型煤粉分配器的研发及应用

为减小制粉系统风粉分配偏差,优化锅炉燃烧工况,拓展煤粉分配器的应用范围,需研制新型煤粉分配器。通过试验台模型试验的方法研发新型煤粉分配器,完成了分配器模型的结构设计,研究了新型煤粉分配器的粉量调节挡板阻力特性、风粉分配调节特性、阻力调节对分配特性的影响和系统风速对分配特性的影响等分配器关键性能。模型试验和工程应用结果表明:新型煤粉分配器能有效将送粉管道的风量偏差控制在±5%,粉量偏差控制在±10%;某电厂3号锅炉完成新型煤粉分配器工程改造及调平试验后,能有效减小炉膛热负荷偏差,可将改造前最大偏差达150℃的两金属壁温点的偏差控制在15℃内。新型煤粉分配器的研发和工程应用,对减小制粉系统风粉分配偏差、解决锅炉运行中出现的偏烧、超温、高温腐蚀等系列问题有一定的指导和借鉴意义。

锅炉经济性煤种掺烧技术研究

为降低燃料采购成本,某电厂拟掺烧石炭3500和神混4500等低热值的经济性煤种。拟掺烧煤种的煤质特性偏离现燃用煤种,影响了锅炉运行的安全性、经济性和环保性。本文通过煤质化验分析、试验室试验、理论分析计算、现场制粉系统优化试验、经济煤掺烧试验和运行参数优化试验等方法,对锅炉经济性煤种掺烧技术进行了系统性研究。研究结果显示:石炭3500可磨度偏低,磨损特性严重,与制粉系统及锅炉适应性差,且掺烧后机组综合供电成本上升;神混4500燃料特性与电厂主力煤种接近,大比例掺烧时锅炉运行性能良好,机组综合供电成本下降,经济效益显著;电厂可将神混4500确定为长期掺烧的经济性煤种。本研究可为有类似掺烧需求的电厂提供借鉴和参考。

不同比例氨与煤混燃试验研究

氨作为一类技术成熟、储运成本低廉的零碳燃料,部分替代煤可以成为“双碳”目标下火电机组前端减碳的有效途径。针对氨作为替代燃料开展研究,利用一维火焰炉和着火炉等试验设备研究了氨与典型烟煤混合燃料的燃料特性,详细研究并分析了氨/煤混合燃料着火性能变化、不同比例氨混合燃料强化燃烧与污染物控制技术,发现氨与煤预混燃烧不利于NO_(x)控制,通过燃料分级、燃烧过量空气系数或氧量控制、空气分级燃烧,可以实现氨掺混时较低的NO_(x)生成和较好的燃烧效果,试验得出热值比例25%氨分别与典型烟煤混合燃烧时运行控制建议。

中速磨煤机振动影响因素的研究

某电厂ZGM133G-I型中速磨煤机长期振动引起送粉管道焊缝疲劳断裂,产生煤粉泄漏,污染环境,严重影响机组运行。通过对中速磨煤机机械振动分析和现场试验,研究了加载力、分离器转速、磨煤机出力等运行参数对磨煤机振动的影响,研究结果认为中速磨煤机振动主要有机械设备本身和运行参数设置2个方面的原因。磨煤机型号和分离器型式不是引起磨煤机振动的主要原因,但机械结构的磨损、破坏会引起磨煤机振动;运行参数中加载力的大小对中速磨煤机振动影响最大。为减小中速磨煤机振动,应根据试验结果综合考虑磨煤机出力及煤粉细度等要求,合理控制加载力、分离器转速和出力的大小。

中速磨煤机磨制生物质颗粒料的适应性研究

生物质燃烧不会增加二氧化碳排放量,发展生物质与燃煤耦合发电技术是加快电力转型升级的可行途径。采用压型后的生物质与煤粉在不同的磨煤机中磨制且不掺混,由不同的燃烧器分别送入炉膛,该方式不需要增加额外的生物质处理设备和设置生物质燃料处理车间,可大大节省投资和厂区空间。其关键限制性技术因素在于电厂的磨煤机是否能够有效研磨生物质颗粒燃料,以及如何评估现有磨煤机对新型耦合燃料的适应性。为此,搭建了中速磨煤机实验台,分析中速磨煤机磨制生物质颗粒的适应性。结果表明:中速磨煤机碾磨木屑生物质颗粒时碾磨出力降低,有效出力修正系数为0.65~0.70;ZGM型中速磨煤机碾磨木屑成型颗粒时,加载力特性、分离器特性均在料粉粒径0.2 mm分界下变化明显,可考虑将筛分细度R200和R500定为磨煤机研磨生物质颗粒料粉均匀性指标的衡量标准;相对于磨制煤粉,磨制成型生物质颗粒加载力的增加或现行分离器转速的提升对细度分布影响规律有较大差异,亟待进一步的深入研究。

脱硝系统采用烟道尿素直喷热解工艺的可行性研究

以某125 MW燃煤机组为例,使用数值模拟方法对选择性催化还原(SCR)脱硝反应器进口烟道烟气条件下尿素直喷热解技术应用的可行性进行了研究。研究结果表明:在燃煤机组SCR反应器进口烟道烟气条件下,尿素热解的主要产物为氨气和异氰酸,在300~400℃烟气温度范围内,当停留时间达到0.5 s以上时,尿素的热解效率在95%以上;在SCR脱硝系统进口烟道布置12支喷枪,尿素溶液平均雾化粒径为35μm,在尿素溶液喷射点下游设置混合器能够使第一层催化剂入口截面上NH_(3)的摩尔分数分布均匀性最好,均方根偏差为4.8%;在尿素直喷热解工程应用时,宜选用带有保温隔热结构和冷却风装置的双流体喷枪,并将喷枪进行分区设置。

基于元素富集理论的烟煤掺烧灰渣防结焦试验研究

为实现对目前燃煤掺配中防结焦必不可少的高价格、低挥发分、低热值广旺煤的部分或全部替代,基于元素富集理论,利用煤灰改性手段,通过向现有主力煤种中掺入部分灰渣代替广旺煤的形式进行基础研究、锅炉设备与燃用煤种的适应性分析、锅炉掺烧灰渣的实炉试验,寻求最优的掺配方式及掺配比例,最终达到锅炉防结焦的要求。通过灰渣掺烧试验,优选了适合本锅炉的灰渣掺烧方式,即新疆煤65%+宁夏煤30%+灰渣5%和新疆煤60%+宁夏煤30%+灰渣10%,在双磨运行时锅炉效率可达93.4%以上,制粉系统、汽水参数、NO_(x)、SO_(2)、粉尘浓度等指标均正常,结渣较轻,基本实现了对广旺煤的部分替代。

市政污泥与煤配伍(磨制)焚烧特性试验

为探究燃煤电站协同处置市政污泥对机组现有设备系统和运行状况的影响,开展实验室掺烧试验与现场实炉掺烧试验。试验结果表明,实验室掺烧水分13%的干污泥,掺入污泥比例20%,混合燃料着火温度升高36℃,燃尽率下降1.5%;随污泥比例增加,燃料可磨性下降,结渣倾向加重。现场试验掺烧水分40%的污泥,掺烧比例10%及以下,输煤、制粉系统运行正常,锅炉结焦状况、汽水参数、风烟参数等均在正常范围内;烟气中二噁英毒性当量最高值为0.038 ng/m^(3)(11%O_(2),以TEQ计),HCL、HF质量浓度最高分别为2.50、0.23 mg/m^(3),烟尘质量浓度≤10 mg/m^(3),SO_(2)质量浓度≤35 mg/m^(3),NO_(x)质量浓度≤50 mg/m^(3),均满足国家排放标准;飞灰、大渣、石膏中的氰根离子、烷基汞、重金属、氟离子排放均满足国家标准要求。污泥掺烧比例10%及以下时,机组的输煤系统、制粉系统、燃烧系统、送引风机等辅机均能适应,不会对飞灰、大渣、石膏的品质及利用产生影响,且烟气中的NO_(x)、SO_(2)、烟尘、二噁英、HCl、HF等均可达标排放。进一步提高污泥掺烧比例时,仍需注意制粉系统的干燥出力与研磨出力核算,同时需监测炉膛烟温变化及管壁结渣情况、污染物排放情况,合理安全地解决污泥处置问题。

氨气/甲烷无焰燃烧污染物生成特性的实验研究

为了深入了解氨气/甲烷无焰燃烧的污染物生成特性,本文在改进的旋风无焰燃烧炉中通过实验研究了氨气/甲烷燃料组成、当量比(φ)、热负荷(P)以及空气预热温度(Tin)对炉膛温度以及污染物排放的影响.研究结果表明:随着氨气热值比例的升高,炉膛温度和NO_(x)排放均是先升高后降低,并在中等掺氨比附近取得温度和排放的峰值.在相同条件下,纯氨和氨气/甲烷无焰燃烧都在理想当量比附近时取得最低排放.热负荷和预热温度的升高会提高炉膛温度造成NO_(x)排放的升高,热负荷的升高不利于控制氨逃逸,但预热温度的升高有利于降低氨逃逸.