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執行主編推薦:《潔凈煤技術》2019年第5期

2019-11-13   來源:《潔凈煤技術》

  


  題目大型煤粉電站鍋爐直接摻燒生物質研究進展

  作者:劉家利,王志超,鄧鳳嬌,屠競毅,方順利

  摘要:為提高生物質在大型煤粉電站鍋爐直接摻燒的安全性和經濟性,分析了多種典型生物質與典型煤種的煤質及燃燒性能差異,論述了摻燒生物質后對鍋爐主機及輔機的設備適應性及運行的影響,同時分析了國內外煤粉鍋爐直接摻燒生物質的典型摻燒方式及特點。結果表明,生物質具有水分高、密度低、揮發分和氧含量高、硫含量低、環保性能好等優勢。大型煤粉電站鍋爐摻燒生物質時,需充分考慮摻燒生物質對機組設備的適應性及運行參數的影響,重點考慮生物質的全水分、發熱量、灰熔融溫度和灰成分中Fe2O3、CaO、MgO和K2O等堿性氧化物對燃料制備、儲存和輸送,鍋爐效率,制粉系統出力,帶負荷能力及鍋爐的結渣、沾污和腐蝕等影響。通過優選生物質種類,摻燒5%~10%的成型生物質對大型煤粉電站鍋爐主機、燃燒系統、制粉系統及其他輔機系統運行無明顯影響。綜合考慮技術可行性、經濟性及運行安全性,采用獨立噴燃工藝2即利用鍋爐備用制粉系統實現生物質獨立摻燒的經濟性更高。為防止生物質燃燒器的燒損,要求磨制生物質燃料的磨煤機進口風溫在100 ℃以內,以保證磨出口一次風溫不超過50 ℃,以40~45 ℃為宜。當生物質比例低或摻燒時間短時,可考慮共磨摻燒方案,但需嚴重控制生物質自燃,確保生物質摻燒的安全性。因此通過優選生物質種類和摻燒方式、控制摻燒比例、優化運行參數等可保證大型煤粉電站鍋爐直接摻燒生物質的安全運行。在大容量高參數的煤粉鍋爐上直接摻燒生物質具有投資和占地面積少、無或少量設備改造、熱效率高、摻燒不受季節影響等優勢,目前制約其大規模推廣應用的主要原因是生物質不受人工干預的準確計量。


  題目劣質煤種對1 000 MW旋流對沖鍋爐燃燒性能的影響

  作者:郝劍,裴建軍,由長福

  摘要:旋流對沖燃燒鍋爐在燃用劣質煤種時,由于劣質煤著火困難,會造成主燃區溫度較低,引起爐內燃燒不穩定,并且水冷壁經常發生高溫腐蝕和結渣,上部對流受熱面超溫,飛灰含碳量也增加,鍋爐熱效率明顯降低,是目前電站鍋爐運行面臨的一大難題。針對某1 000 MW旋流對沖燃燒鍋爐,采用CFD方法研究了鍋爐燃用劣質煤種時爐內燃燒組織的分布特性,并將結果與設計煤種進行了對比分析。結果表明:與設計煤種相比,劣質煤灰分高,熱值低,原燃燒器的分級配風方式不利于劣質煤粉及時著火,燃點推遲,爐膛水平截面溫度分布不均勻,四周水冷壁中心附近出現高溫區和高濃度CO,爐膛中心高溫區減小,火焰中心上移,因此對流受熱面附近出現高溫區域,這些會導致水冷壁高溫腐蝕,對流受熱面超溫問題發生,同時出口煙溫也會增加,即鍋爐效率降低。另外,由于分級燃燒組織的不合理,爐膛出口NOx生成量也明顯增加。在實際運行中,可以采用混煤摻燒的方式,改善劣質煤種的燃燒特性,從而提高鍋爐燃燒穩定性;其次,可以對原旋流燃燒器進行改造優化,如適當減小一次風速,或者在水冷壁中心增設墻式風,保證劣質煤粉有足夠的時間預熱并能夠及時與二次風混合,穩定著火,提高鍋爐燃用劣質煤種的能力。


  題目660 MW超超臨界循環流化床鍋爐超低NOx排放研究

  作者:李影平,辛勝偉,王鳳君

  摘要:基于流態重構節能型CFB鍋爐的設計理念,通過試驗和數值模擬研究了爐內NOx生成還原機理與爐內實現NOx全部脫除的技術方案。結果表明,影響660 MW超臨界CFB鍋爐NOx排放的因素包括:燃用煤質、燃燒溫度及均勻性、過量空氣系數(運行氧含量)、分級燃燒等。660 MW超超臨界CFB鍋爐采用單爐膛、單布風板、M型布置、4個旋風分離器、4個外置式換熱器的爐型結構,鍋爐熱一次風從水冷風室后側6點給入,保證了鍋爐一次風靜壓分布均勻,進而保證了物料流化均勻性;采用“前墻給煤、后墻給煤泥”的給煤方式,前墻布置12個落煤口,后墻布置8支煤泥槍,同時后墻布置8點排渣,保證給煤均勻性;采用4旋風分離器布置結構保證了物料均勻性,不同旋風分離器之間流率偏差的最大值為7.9%;采用4個外置式換熱器均勻布置保證床溫的均勻性。同時爐內溫度場及過量空氣系數對NOx排放起關鍵作用,鍋爐設計床溫確定為860 ℃,既保證了鍋爐效率,又減少了NOx排放,同時保證低負荷工況下滿足選擇性非催化還原(SNCR)脫硝系統反應溫度窗口;鍋爐過量空氣系數選取1.15,進一步增強了還原性氛圍。分級燃燒時一、二次風比例為4∶6,并適當調整鍋爐二次風口位置及傾角,形成較大的還原性氛圍。通過上述措施可實現爐內高效抑氮,最終使鍋爐NOx原始排放濃度低于50 mg/m3,爐外選取以尿素為還原劑的SNCR技術為輔助脫硝手段,在低投資、低成本、全負荷條件下實現最終煙氣中NOx超低排放。


  題目420 t/h四角切圓鍋爐低氮燃燒改造數值模擬研究

  作者:陳濤,于潔,趙鵬,孫路石

  摘要:為達到嚴格的超低排放標準,目前國內絕大部分電站鍋爐均實施了NOx排放控制技術改造。針對一臺燃用煙煤的420 t/h四角切圓煤粉鍋爐,將原雙通道燃燒器改造為水平濃淡燃燒器并加裝3層燃盡風(SOFA),從而達到低氮燃燒的效果。應用數值模擬方法進行方案論證,研究了一次風濃淡比、SOFA風率和SOFA風射流角度等參數對鍋爐燃燒狀況及NOx排放規律的影響,并提出最佳改造方案。隨著濃淡比的增加,爐膛出口溫度逐漸增加,而NOx含量逐漸降低。濃淡比為4∶1時,飛灰含碳量最低。隨著濃淡比增大,CO濃度升高,增強了主燃區域的還原性,抑制揮發分含氮中間產物氧化成NO;另一方面,濃淡比增大使濃煤粉氣流揮發分析出速率加快,強化揮發分含氮中間產物HCN和NH3將已生成的NO還原為N2;同時,淡側氣流煤粉濃度低,含氮基團析出量變小,與氧反應生成NO的量減少。隨著SOFA風率的增加,爐膛出口煙溫、飛灰含碳量增加,20% SOFA風率時,NOx濃度較高,SOFA風率由30%增加到40%時,NOx濃度基本保持不變。隨著SOFA風率的增加,主燃區形成的低O2高CO濃度的強還原性氣氛抑制了HCN及NH3被氧化成NO,反而促進了其與已生成的NO發生反應生成N2。此外,高SOFA風風率下,主燃區高溫區縮小,生成的熱力型NOx也相應減少。隨著SOFA風射流角度上揚,還原區加長,有利于降低NOx濃度,但燃盡區的火焰中心會上升,煤粉燃盡時間變短,爐膛出口溫度和飛灰含碳量上升。隨射流角度增加,O2濃度降低而CO濃度升高,這是由于射流角度增大延遲了煤粉燃盡過程,增加了化學不完全燃燒損失;這種低氧高CO的強還原性氣氛大大抑制了NOx生成。根據數值模擬結果,確定試驗鍋爐的低氮燃燒改造方案為:選擇濃淡比為4∶1的水平濃淡燃燒器作為改造燃燒器,SOFA風率定為30%,SOFA射流角度上揚15°。改造后鍋爐燃燒穩定,NOx排放顯著降低,為220 mg/Nm3左右(降幅達65%~70%),而飛灰含碳量保持在3%~4%,表明改造方案可達到良好的低氮燃燒效果。


  責任編輯:宮在芹

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