大型煤粉电站锅炉直接掺烧生物质研究进展

为提高生物质在大型煤粉电站锅炉直接掺烧的安全性和经济性,分析了多种典型生物质与典型煤种的煤质及燃烧性能差异,论述了掺烧生物质后对锅炉主机及辅机的设备适应性及运行的影响,同时分析了国内外煤粉锅炉直接掺烧生物质的典型掺烧方式及特点。结果表明,生物质具有水分高、密度低、挥发分和氧含量高、硫含量低、环保性能好等优势。大型煤粉电站锅炉掺烧生物质时,需充分考虑掺烧生物质对机组设备的适应性及运行参数的影响,重点考虑生物质的全水分、发热量、灰熔融温度和灰成分中Fe2O3、CaO、MgO和K2O等碱性氧化物对燃料制备、储存和输送,锅炉效率,制粉系统出力,带负荷能力及锅炉的结渣、沾污和腐蚀等影响。通过优选生物质种类,掺烧5%～10%的成型生物质对大型煤粉电站锅炉主机、燃烧系统、制粉系统及其他辅机系统运行无明显影响。综合考虑技术可行性、经济性及运行安全性,采用独立喷燃工艺2即利用锅炉备用制粉系统实现生物质独立掺烧的经济性更高。为防止生物质燃烧器的烧损,要求磨制生物质燃料的磨煤机进口风温在100℃以内,以保证磨出口一次风温不超过50℃,以40～45℃为宜。当生物质比例低或掺烧时间短时,可考虑共磨掺烧方案,但需严重控制生物质自燃,确保生物质掺烧的安全性。因此通过优选生物质种类和掺烧方式、控制掺烧比例、优化运行参数等可保证大型煤粉电站锅炉直接掺烧生物质的安全运行。在大容量高参数的煤粉锅炉上直接掺烧生物质具有投资和占地面积少、无或少量设备改造、热效率高、掺烧不受季节影响等优势,目前制约其大规模推广应用的主要原因是生物质不受人工干预的准确计量。     

百万塔式炉机组神华煤掺烧试验研究

为了研究塔式锅炉掺烧神华煤的适应性,采用预混和分磨2种掺烧方式,不断提高神华煤掺烧比例,评估锅炉运行的安全性、经济性和环保性。试验结果表明,随着神华煤掺烧比例的升高,灰渣含碳量降低,锅炉效率升高。神华煤预混掺烧比例低于75%时,锅炉汽水参数正常,锅炉没有出现结渣现象,锅炉对掺配煤种具有良好的适应性;神华煤掺烧比例高于75%时,锅炉局部出现结渣。分磨掺烧最高掺烧比例达到60%,锅炉局部出现结渣,并且在相同掺烧比例下,分磨掺烧的锅炉效率高于预混掺烧。长期高比例掺烧神华煤时,应注意加强燃烧器区域和一级过热器区域的监测,避免形成大渣块。     

试论石油焦掺烧煤粉锅炉的运行

从石油焦与烟煤成份的分析及燃烧特性的着手，结合我厂的生产实际与石油焦掺烧煤粉炉的试验数据，分析研究了石油焦对煤粉锅炉运行中稳定燃烧、锅炉热效率、排放指标的影响，进一步阐述了锅炉运行的应变措施，籍以提供一条石油焦在电站锅炉利用的安全经济可靠的途径。     

循环流化床条件下贫煤掺烧高水分污泥的燃烧特性试验研究

笔者着重对污泥泵送系统的设计、掺烧条件下燃烧特性、煤和污泥掺烧比例的确定以及掺烧条件下成灰特性、SO2,NOx排放特性等进行分析探讨。试验研究结果对于实际工程CFB锅炉的设计选型、污泥的掺烧方式、最佳掺烧比例的确定等具有重要设计参考价值。同时,CFB掺烧高水分污泥燃烧技术对于CFB锅炉应用领域的拓宽具有重要的环保和市场应用价值。     

含油污泥在煤粉锅炉雾化喷燃的研究分析

为了高效低成本处理含油污泥,提出了含油污泥在煤粉锅炉雾化喷燃的工艺。重点介绍了采用雾化喷燃含油污泥的过程,揭示了含水率对于污泥特性影响,探讨了在不同含油污泥与煤混烧比条件下,锅炉效率和污染物排放的变化规律。结果发现污泥含水率越低,炉膛里面的能量损失越小。含水率为90%时,具有较优流动特性。掺烧污泥对燃煤锅炉效率影响较小,在最大污泥掺烧比条件下混合燃烧效率比煤粉单独燃烧时锅炉效率仅减小0.17%。掺烧处理每吨污泥耗煤0.14t。分析表明:处理某大型化工厂的3万t/a污泥的运行费用折合标准煤为4 248t。因此,污掺烧具有较好的环保经济效益。     

煤粉工业锅炉燃烧兰炭试验研究

为提高兰炭在煤粉工业锅炉上的燃烧效率,以陕西煤业化工集团生产的兰炭为原料,进行煤粉工业锅炉燃烧试验,分析了兰炭着火、稳燃、燃烬情况;针对兰炭燃烧过程中存在的问题提出解决方案。结果表明:高效煤粉工业锅炉双锥燃烧器的独特结构和浓相燃烧的方式,为兰炭的着火和稳燃提供了良好条件。在过量空气系数1.2,一、二、三次风比例分别为0.11、0.47、0.42,预热时间3 min,伴燃时间4 min的条件下,实现了兰炭粉的着火和自维持稳定燃烧,燃烧期间后部温度保持在550℃,炉膛中部温度大于800℃。针对兰炭燃烧存在燃烧器内燃点靠后、着火区域温度低和兰炭燃烧不完全等问题,提出可通过调整燃烧室的结构和尺寸,使燃烧器蓄热能力增强,延长煤粉预热时间,产生更多高温回流烟气,使兰炭在燃烧器中快速着火并稳定传播到炉膛,降低兰炭灰残炭率,提高燃烧效率。     

135 MW机组锅炉掺烧半焦试验及经济性分析

为了推广半焦在大型煤粉锅炉上的应用,通过在135 MW煤粉锅炉上的半焦掺烧性能试验,分别从电厂锅炉效率、厂用电率、供电煤耗、环保指标、检修维护成本以及煤炭价格等方面分析了煤粉锅炉掺烧半焦对电厂供电成本的影响。研究结果表明,掺烧30%左右的半焦对锅炉运行经济性影响较小,在目前的煤炭价格下,掺烧30%半焦时机组运行经济性变化对供电成本的影响在1%以下,半焦自身价格是影响其在电厂大规模推广应用的核心因素。     

兰炭作为动力用煤的燃烧性能研究

为了全面掌握榆林兰炭作为动力用煤的燃烧性能,在一维火焰燃烧试验炉和煤粉气流着火温度试验炉上对试验样品进行了燃烧性能研究。试验结果表明:尽管兰炭的工业分析、元素分析、发热量和无烟煤接近,但着火性能和燃烬性能明显优于国内典型无烟煤,低于原煤,而兰炭的结渣性能与原煤比较无明显变化。总体而言,兰炭的燃烧性能与原煤及无烟煤具有较大差别,需通过专业试验确定,可作为动力用煤原料或者掺配原料。     

煤粉锅炉掺烧含氧化合物结焦原因分析及应对措施

某煤化工企业配套热电站480 t/h煤粉锅炉设计掺烧化工副产品——含氧化合物,掺烧初期出现角部燃烧器区域结焦、喷枪喷嘴堵塞等问题。结合煤粉锅炉的结焦机理,分析结焦原因,并分别从锅炉配风、磨煤机运行方式、喷枪结构形式等方面提出调整及改进措施。优化调整后,煤粉锅炉实现稳定掺烧含氧化合物等可燃废液。     

柴油机掺烧无水乙醇的正交试验研究

在ZX195节能型柴油机上采用排气管汽化无水乙醇、进气管预混的方式,进行了掺烧无水乙醇的正交试验,随后研究了柴油机在不同工况下,针对能耗率和烟度不同控制对象,优化了无水乙醇掺烧比例,试验的研究结果显示,当柴油机以最低能耗率为控制对象时,无水乙醇最佳掺烧比例范围为19%～29%;当柴油机以烟度为控制对象,且增加不超原机的能耗率约束时,多数工况下无水乙醇掺烧比例在35%左右。     

我国燃煤工业锅炉现状及分析

不同类型燃煤工业锅炉具有各自的技术优势及应用范围,为了给用户在项目立项、选择锅炉时提供正确参考,阐述了3种主流燃煤工业锅炉的技术特点、应用现状,并着重针对循环流化床锅炉和现代煤粉工业锅炉,从燃烧组织方式和技术特点两方面进行了系统的技术对比分析。经分析认为,流态化燃烧组织是循环流化床锅炉的技术基础,浓相室燃燃烧组织是现代煤粉工业锅炉的技术基础。依托密相床炉料的巨大热容量,循环流化床锅炉定位于处理高灰劣质燃料;依托低变质高活性清洁煤粉快响应着火喷燃,现代煤粉工业锅炉定位于油(气)锅炉的备份及互换。因此,二者非取舍而是互为补充的关系。     

半焦空气分级燃烧NOx排放试验研究

半焦是低阶煤经低温热解后的产物,其中半焦粉与煤粉工业锅炉常用煤种烟煤相比价格低廉。若能将半焦粉用作煤粉工业锅炉的燃料,既可拓宽煤粉工业锅炉的适用燃料范围,又可增强煤粉工业锅炉的市场竞争力。由于半焦挥发分低、固定碳高,实现其着火和稳定燃烧需要更高的温度,同时,降低NOx初始排放也是一个技术难题。为了实现半焦在煤粉工业锅炉中的稳定燃烧及NOx排放的降低,采用两段式滴管炉开展半焦空气分级燃烧NOx排放规律研究。笔者对半焦空气不分级燃烧NOx排放规律进行了研究,主要探究了主燃区温度(1 000~1 400℃)及过量空气系数的影响,为后续空气分级燃烧降低NOx的效果提供对比依据。半焦空气分级燃烧试验主要研究了主燃区温度(1 000~1 400℃)及二次风比例(0.4~0.8)的影响,并从燃尽率、NOx减少比例、灰样微观孔隙和形貌等方面进行论证,试验结果表明,在空气不分级燃烧条件下,即燃尽风配风比例为0时,随着主燃区温度升高,NOx排放浓度随之迅速升高;随着过量空气系数增加,NOx浓度先迅速增加,过量空气系数大于1.15时,NOx浓度增速变缓;在空气分级燃烧中,相同主燃区温度条件下,二次风比例由高到低变化时,NOx排放呈先迅速下降后缓慢回升的变化趋势,燃尽率先快速升高而后趋于平缓。二次风比例为0.56时(即燃尽风率为0.39),燃尽率达90%,NOx排放浓度降至最低,为120 mg/m^3以下,此时是试验条件下的最佳二次风比例。     

高炉喷吹半焦及其性能分析

对2种高炉喷吹用煤和3种半焦的可磨性指数、着火点、爆炸性、灰熔点及燃烧性进行了研究,考察了5种原料的冶金性能及配煤对高炉喷吹性能的影响,确定了合理的配煤方案. 结果表明,高炉喷吹煤粉配加半焦后,混合煤的可磨性增加,爆炸性减弱,着火点降低,灰熔点提高,燃烧率约为85%. 半焦配比达40%时,混合煤用于高炉喷吹可行,并可获得更优良的冶金性能.     

水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术研究与应用

在深入研究的基础上,作者提出了水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧新技术,并进行了工程实践。该技术可用于新型系列水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧锅炉的开发,并将各种型式的低效链条炉排锅炉、往复炉排锅炉、煤粉锅炉、鼓泡流化床锅炉、燃油锅炉改造成先进水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧锅炉。文中介绍了该技术的特点与原理及工程实践。     

煤粉气化装置中的磨煤干燥系统设计概要

介绍了国内煤粉气化装置中磨煤干燥系统的生产工艺流程，针对磨煤干燥的特点与电厂燃煤锅炉制粉和冶金行业的高炉煤粉喷吹制粉系统进行了比较，并对磨煤干燥采用的设备选型进行了论述。     

Combustion possibility of low rank Russian peat as a blended fuel of pulverized coal fired power plant

Combustion possibility of Russian peat as a blended fuel of commercial thermal power plant was investigated by thermogravimetric analysis (TGA), drop tube furnace (DTF) and ignition temperature (IT) tester. TGA results showed that the linear regression for the Arrhenius plot to the experimental data is very good, and activation energies for overall combustion of bituminous C & A (Coal & Allied, Australia coal name) and peat are 66.83 and 25.05 kJ/mol, respectively. It was derived that activation energies of 30%, and 50% blends produced through mixing of peat of 30%, and 50% to Design C & A (design criteria coal of 500 M coal fired power plant) are 27.76 and 24.22 kJ/mol in reciprocal proportion to blending ratio. The conversion behavior of the samples observed in DTF was similar to that reflected in TGA. DTF studies showed that the combustion of all blends was also completed at residence time of around 1 s, set temperature range of 1200 °C similar to commercial coal fired plant. Although the peat has the highest conversion than the blends, it was not appropriate as the single pulverized fuel of coal fired plant because its initial deformation (IDT) and ignition temperatures of about 1160 and 240 °C, respectively, were too low to cause the slagging in boiler, and the firing at pulverizer. The IDT and FT of the blends ashes of peat of less than 30% was about 1260 and 1410 °C, respectively, and was not expected to be associated with slagging and fouling in pulverized coal fired systems. The liability of spontaneous combustion of coal samples was increased with increasing the moisture and volatile contents whereas the same of peat was the lowest due to the high volatile content and specific heat (Cp). It was therefore proposed that the combustion of blends of peat with less than 30% was the most appropriate for the prevention of slagging and spontaneous combustion at the pulverized coal fired boilers, and has the excellent combustion efficiency.     

神府煤粉燃烧特性

为了给煤粉锅炉用户提供煤粉优选理论依据,以煤粉锅炉主要用煤神府煤制备的煤粉为研究对象,采用TG-DTG对煤粉的燃烧特性进行研究,分析了不同煤粉及升温速率对煤粉燃烧特性的影响。结果表明:在空气气氛下,升温速率提高,TG、DTG曲线向高温方向移动,煤粉的着火温度升高,最大质量变化速率增大,最大失重温度提高,燃尽指数增大;随着灰分和粒径改变,升温速率为10或20℃/min时,煤粉的着火温度变化不显著,燃尽指数及综合燃烧特性指数均有影响。灰分减小,粒径不变时,D煤粉的综合燃烧指数为1.51,优于粒径74μm、灰分9.5%的P煤粉。     

合同能源管理在煤粉工业锅炉岛市场化中的应用

为探索煤粉工业锅炉岛的合理经营模式,介绍了合同能源管理(EPC)的基本理论,并以案例从节能效果、其他实际应用效果(减员效果、节能减排效果)、项目经济性及节能效益、风险分析与控制等各方面分析了EPC模式在高效煤粉锅炉中的具体应用和EPC模式为高效煤粉锅炉带来的市场优势。结果表明,EPC模式是适合高效煤粉锅炉市场化推广的有效模式,也为其他高科技节能产品的商业化、产业化提供了成功的案例。组建合同能源管理联盟,为项目参与各方的发展提供良好的交流平台,也是未来的趋势。     

煤粉工业锅炉技术发展及应用

中国煤粉工业锅炉借鉴油气锅炉和德国煤粉工业锅炉技术理念,经历立项研发、中试验证和工业示范,系统技术逐步成熟,自2010年起,实现规模化工业应用。煤粉工业锅炉系统具有高热效率、低烟气污染物排放等优点,有效带动了燃煤工业锅炉产业发展。笔者论述了煤粉工业锅炉技术与发展,重点介绍了煤粉工业锅炉的关键技术,并对主要技术进行对比,分析了煤粉工业锅炉的工业应用情况,最后提出了煤粉工业锅炉技术发展方向。煤粉工业锅炉系统由燃料煤粉生产、储供、油气点火、燃烧、锅炉本体、烟气净化以及自动化控制等系统构成。锅炉热效率大于91%,烟气污染物达到国家超低排放标准,系统技术符合国家煤炭清洁利用方向。燃料煤粉生产采用一步法工艺,通过强化流动性和安全措施,现可实现最大为1 000 m^3安全存储量。锅炉供粉采用气动活化、无脉动给料及高速引射流浓相输送技术,已实现输送阻力低于20 kPa,粉风固气比大于2.5 kg/m^3,供料精度在±3.0%以内,最大供料量为5 t/h的浓相供料技术与装备,广泛应用于锅炉供料系统。供料量在2.5 t/h,供料精度在±2.0%和±1.0%以内的第三代和第四代供料器也分别开展了工业验证和样机的试制工作,并取得了阶段性的成果。煤粉燃烧器采用逆喷式回流式结构,设计工作依据其结构特征,通过模拟气流扩展角、回流区域范围、回流量、旋流强度以及温度和速度场等研究开展,再经过实际工程应用,进一步验证优化设计参数,最终实现燃烧器的逐级放大。天然气/煤粉双燃料燃烧器具有便捷切换和快速着火功能。风冷燃烧器采用内外双级旋流供风燃烧技术,具有点火迅速、燃烧稳定、燃烧效率高和初始NOx排放低等优点。随着煤粉锅炉系统测控技术向智能化、网络化和集成化方向发展。锅炉烟气脱硫除尘采用NGD高倍率灰钙循环脱硫技术,具有占地小,运行成本低等特点,在低钙硫摩尔比下,系统脱硫和除尘效率分别达到90%和99.95%以上。低温炭基预氧化脱硝耦合NGD协同烟气净化技术具有工艺简单,耗水少,废物资源再利用,无二次污染产生等优点,更加适合于煤粉工业锅炉的烟气净化。煤粉工业锅炉在发展历程中通过关键技术和装备优化升级,在大型化、模块化和系列化方向已取得成效,在节能性、环保性和经济性等方面较常规工业锅炉具有显著优势,技术已达到世界先进水平。未来随着国家能源结构优化,天然气/煤粉锅炉、低氮燃烧、生物质复合半焦粉及协同化烟气净化等技术的开发与成熟,煤粉工业锅炉技术将成为煤炭清洁燃烧利用主要技术之一。