生物质(气)耦合燃煤锅炉运行性能及污染物分析

为了对比分析生物质与燃煤直接燃烧和生物质气耦合燃煤对锅炉运行性能及污染物排放的影响,基于660 MW燃煤锅炉和30t/h生物质气化炉,搭建生物质气化耦合燃煤锅炉系统模型.在额定工况下,选取松木、木屑、污泥3种生物质,进行气化,对比分析生物质和生物质气与燃煤耦合燃烧2种情况下的锅炉运行性能及燃烧产物的变化规律.结果 表明:生物质直接掺烧提高了炉膛燃烧温度和排烟温度,锅炉热效率均低于纯煤燃烧的锅炉热效率.生物质气掺烧降低了炉膛燃烧温度,提高了锅炉热效率.松木气的炉膛燃烧温度降低了45.26℃,木屑气的排烟温度降低了为41.32℃.生物质气掺烧对NOx减排效果更为显著,木屑气掺烧生成的NOx质量浓度最低;生物质直接燃烧对SOx的减排效果更好,松木掺烧生成的SOx质量浓度最低.     

生物质(气)耦合燃煤锅炉运行性能及污染物分析

为了对比分析生物质与燃煤直接燃烧和生物质气耦合燃煤对锅炉运行性能及污染物排放的影响,基于660 MW燃煤锅炉和30t/h生物质气化炉,搭建生物质气化耦合燃煤锅炉系统模型.在额定工况下,选取松木、木屑、污泥3种生物质,进行气化,对比分析生物质和生物质气与燃煤耦合燃烧2种情况下的锅炉运行性能及燃烧产物的变化规律.结果 表明:生物质直接掺烧提高了炉膛燃烧温度和排烟温度,锅炉热效率均低于纯煤燃烧的锅炉热效率.生物质气掺烧降低了炉膛燃烧温度,提高了锅炉热效率.松木气的炉膛燃烧温度降低了45.26℃,木屑气的排烟温度降低了为41.32℃.生物质气掺烧对NOx减排效果更为显著,木屑气掺烧生成的NOx质量浓度最低;生物质直接燃烧对SOx的减排效果更好,松木掺烧生成的SOx质量浓度最低.     

燃煤锅炉掺烧松木气燃烧过程数值模拟研究

为了分析掺烧松木气对燃煤锅炉燃烧过程以及燃烧产物的影响,基于Fluent软件搭建了松木气与煤粉的混合燃烧模型,对300 MW燃煤锅炉的纯煤燃烧以及掺烧10%,20%,30%生物质气的4种工况进行数值模拟。在保证锅炉总输入热不变的情况下,得到了不同工况下锅炉炉膛内燃烧温度、烟气组分和NOx排放随炉膛高度的分布情况。模拟结果表明:与纯煤燃烧工况相比,掺烧松木气时炉内燃烧温度有明显下降,当掺烧比例分别为10%,20%,30%时,燃烧区域截面平均温度分别下降了46,88,104 K;掺烧松木气也会引起了烟气组分的变化,炉膛下部的O2体积分数明显增大,CO和CO2的体积分数明显减小;随着松木气掺烧比例的增加,锅炉炉膛出口处的NOx的质量浓度分别下降了47,148,198 mg/m3。     

煤粉和生物质气混燃锅炉燃烧特性数值模拟研究

为了研究煤粉与生物质气混燃对锅炉燃烧特性以及燃烧产物的影响,基于Aspen软件搭建了生物质气化模型,得到气化效率最高时的生物质气;基于Fluent软件搭建生物质气与煤粉的混合燃烧模型,在保证锅炉总输入热不变的情况下,分析煤粉锅炉掺烧10%不同的生物质气的锅炉炉膛温度分布和主要的烟气组分。结果表明:在分别掺烧10%的松木气、秸秆气和木屑气后相对于纯煤粉燃烧,炉膛燃烧区温度由1 843 K下降到1 789 K,炉膛出口烟温增大,O_2和CO出口体积分数增大,CO_2出口体积分数降低,NO_x出口质量浓度值由原来的548 mg/Nm~3降到500 mg/Nm~3以下。     

生物质气再燃喷口摆角改变耦合燃煤锅炉燃烧特性数值模拟

为了研究再燃喷口竖直摆动角度对煤粉耦合生物质气再燃锅炉燃烧特性的影响,基于Fluent模拟软件搭建生物质气再燃锅炉模型,对某电厂600 MW燃煤锅炉耦合2台20 t/h秸秆气化炉再燃系统进行再燃喷口摆动角度分别为0°、±15°、±25°等5种工况燃烧过程进行数值模拟,分析燃烧区、折焰角及炉膛出口处烟气速度场及温度场分布特征.结果 表明:生物质气再燃工况下炉内燃烧区温度变化趋势大致相同;改变再燃风喷口竖直摆动角度对炉内燃烧稳定性会造成影响;当再燃风喷口向下摆动角度过大(工况1)时,再燃风气流会扰动主燃区烟气气流,影响主燃区煤粉的燃烧;随着再燃喷口摆角向上倾斜,炉膛出口烟气温度偏差和温度分布不均匀系数M逐渐增大,再燃喷口摆角为+25°(工况4)时的M值最大,可达5.80％.在不影响炉内主燃区燃烧的同时,再燃喷口摆角为-15°时,炉膛出口烟气温度偏差最小.再燃喷口摆角向下倾斜一定角度,有利于减小炉膛出口热偏差.     

燃尽风及生物质气对燃煤锅炉燃烧过程及NO_x排放影响的数值模拟

为研究燃尽风以及掺烧生物质气对燃煤锅炉燃烧及NO_x排放的影响,对某电厂330 MW机组燃煤锅炉进行空气分级燃烧改造,在其主燃烧器上方5 m处增加3层分离式燃尽风(SOFA),基于FLUENT模拟软件,搭建了纯煤燃烧和煤粉掺烧生物质气模型,对锅炉无SOFA、有SOFA(15%和20%配风比)、有SOFA(15%和20%配风比)同时掺烧松木气等5种工况的炉内燃烧过程进行了数值模拟,分析不同工况下炉内速度场、温度场、组分场及污染物NOx排放特性。结果表明:在无SOFA和有15%SOFA工况下,一次风、二次风均能形成良好切圆,速度场稳定,在20%SOFA配比下,燃尽风切圆不太理想;与无SOFA纯煤燃烧工况相比,有SOFA工况下,主燃烧区中心温度均有所降低,分别降低了3. 31、27. 48、6. 78和40 K,而在SOFA区域温度有所上升,炉膛出口CO和O_2体积分数增大,CO2体积分数减小,与纯煤无SOFA工况相比,当SOFA配风比从15%增至20%时,NOx炉膛出口平均质量浓度在纯煤工况下分别降低了10. 76%和13. 28%,而在掺烧工况下分别降低了26%和28. 4%。     

生物质颗粒与煤粉耦合燃烧热态试验研究

为不同的掺烧比例、不同的掺烧位置对炉膛出口烟温、炉膛出口污染物浓度及炉膛出口飞灰含碳量的影响,在高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室的10MW试验台为上进行热态试验,以生物质颗粒与煤粉耦合燃烧为基础,设计了9组不同的工况。试验结果表明:在掺烧20%以下生物质颗粒时,对锅炉的着火、稳燃、炉膛出口烟温及燃尽率没有明显影响;在炉膛再燃区喷入生物质颗粒最为适宜,在掺烧20%的生物质颗粒时,NO_x从589mg/Nm~3降低到312mg/Nm~3,降低了47.04%,SO_2从636mg/Nm~3降低到449mg/Nm~3,降低了29.40%。     

300MW烟煤/高炉煤气混燃锅炉掺烧褐煤燃烧特性的数值模拟及经济性分析

对某300MW烟煤/高炉煤气混燃锅炉掺烧褐煤的燃烧特性进行数值模拟和经济性分析,分析了褐煤完全取代烟煤、部分掺烧褐煤和不同高炉煤气掺烧比例等因素对炉内温度场和CO摩尔分数分布的影响.结果表明:褐煤完全取代烟煤后,炉内温度显著降低而炉膛出口烟气温度明显升高,影响了锅炉运行的安全性;褐煤取代部分烟煤后,随着褐煤掺烧比例的增大,炉内温度逐渐下降,炉膛出口烟气温度升高但CO摩尔分数变化不大;在褐煤掺烧比例一定时,随着高炉煤气掺烧比例的增大,炉膛最高温度明显降低且炉膛出口温度升高,CO摩尔分数的峰值逐渐减小;纯烧烟煤的发电成本为117 090元/h,当掺烧40%褐煤和20%高炉煤气时,发电成本降为80 107元/h,发电成本比纯烧烟煤降低了31.59%.     

生物质气掺烧对煤污染物排放特性影响的Aspen Plus数值计算研究

为了分析生物质气与煤混合燃烧对锅炉燃烧产物的影响,基于Aspen Plus建立了生物质气化以及合成气与煤混合燃烧模型,对含水率为20%的松木气化的合成气与不同品质的煤种的混合燃烧过程以及污染物排放特性进行研究。改变生物质气的掺烧比例,随着输入锅炉空气流量的变化,确定出各种工况下的锅炉最高燃烧温度,得到对应燃烧温度下的NOx,SO2等污染物的排放值。结果表明,随着煤种质量的降低和掺烧比例的增加,煤与生物质气混烧后的最高燃烧温度均降低;无论是优质煤还是劣质煤,与生物质气掺烧后,均可以使污染物NOx,SO2随生物质气掺烧比例的增加而减少,即减排率随掺烧比例的增加而增加。     

生物质(气)耦合燃煤锅炉燃烧特性数值模拟

为了研究不同类型生物质对煤粉耦合生物质再燃锅炉燃烧特性的影响,基于FLUENT模拟软件,选取某超超临界660 MW锅炉作为研究对象,搭建煤粉锅炉耦合生物质(气)再燃模型,对锅炉进行改造,在最顶层二次风喷口和燃尽风之间增添生物质(气)再燃喷口,分别对纯煤燃烧,生物质固体再燃,生物质气体再燃等不同工况的燃烧特性进行数值模拟,研究燃烧区温度场,组分分布以及炉膛出口烟气中CO2和NOx质量浓度分布的变化规律.结果 表明:生物质再燃降低锅炉煤粉消耗量,使得主燃区燃烧温度降低,同时使得炉内燃烧火焰中心上移,炉膛出口CO体积分数上升,增加了排烟热损失;相比于纯煤工况,生物质固体和生物质气再燃均可以使炉膛出口CO2和NOx的体积分数降低,但是生物质气效果要明显高于生物质固体.其中食物垃圾气体再燃减少CO2排放与降氮效果最好,CO2减排率可达13.87％,降氮率可达24.13％.     

生物质(气)耦合燃煤锅炉燃烧特性数值模拟

为了研究不同类型生物质对煤粉耦合生物质再燃锅炉燃烧特性的影响,基于FLUENT模拟软件,选取某超超临界660 MW锅炉作为研究对象,搭建煤粉锅炉耦合生物质(气)再燃模型,对锅炉进行改造,在最顶层二次风喷口和燃尽风之间增添生物质(气)再燃喷口,分别对纯煤燃烧,生物质固体再燃,生物质气体再燃等不同工况的燃烧特性进行数值模拟,研究燃烧区温度场,组分分布以及炉膛出口烟气中CO2和NOx质量浓度分布的变化规律.结果 表明:生物质再燃降低锅炉煤粉消耗量,使得主燃区燃烧温度降低,同时使得炉内燃烧火焰中心上移,炉膛出口CO体积分数上升,增加了排烟热损失;相比于纯煤工况,生物质固体和生物质气再燃均可以使炉膛出口CO2和NOx的体积分数降低,但是生物质气效果要明显高于生物质固体.其中食物垃圾气体再燃减少CO2排放与降氮效果最好,CO2减排率可达13.87％,降氮率可达24.13％.     

循环流化床燃煤锅炉污泥掺烧试验研究

为研究不同污泥掺烧量对循环流化床燃煤锅炉特性的影响,对扬州港口污泥发电有限公司130t/h循环流化床燃煤锅炉进行工况试验,重点考察污泥掺烧对炉膛出口烟气温度、锅炉效率与锅炉出力的影响。结果表明:随着污泥掺烧量从0增至3.75t/h,炉膛出口烟气温度从905℃降至900℃,高负荷下污泥掺烧对出口烟气温度降低影响减弱;排烟损失与机械损失增大,锅炉效率不断降低,降低约5%,低负荷下污泥掺烧质量分数更大,锅炉效率降低更快;锅炉主蒸汽流量不断降低,减少约7t/h,试验过程中污泥掺烧质量分数最高达到15%,锅炉运行良好。     

燃煤锅炉改烧天然气的研究应用

从燃气锅炉与燃煤锅炉的结构、传热、热效率等方面对燃煤锅炉改为燃气锅炉进行可行性分析，结果表明燃煤锅炉的炉膛足以适合燃气燃烧，改烧燃气后传热量基本一样．燃煤锅炉改烧燃气后的热效率至少可提高10％。     

污泥掺烧方式对燃煤锅炉燃烧影响的模拟研究

为了确保燃煤锅炉掺烧污泥后炉内燃烧安全稳定并控制NO_x的生成,以国内某典型1 000 MW超超临界燃煤锅炉为研究对象,利用CFD软件计算研究了不同的污泥掺烧方式对锅炉温度场和NO_x生成的影响。结果表明：在燃煤锅炉不同层的燃烧器掺烧污泥,掺烧污泥的燃烧器对应高度均出现了温度的下降和NO_x排放浓度的降低;随着污泥分别由下往上在B,D,F层燃烧器进行掺烧,在炉膛出口处烟温升高,NO_x排放浓度降低;在保持F层燃烧器总热值不变的情况下进行掺烧时,能保证锅炉整体温度水平,掺烧污泥比例越高,炉膛出口烟温越低,NO_x生成量越少;在F层燃烧器掺烧污泥燃烧效果较好,有利于NO_x减排,是最适合污泥掺烧的燃烧器层。     

高炉煤气/煤粉掺烧锅炉富氧燃烧和NO_x排放特性研究

针对某1 025t/h高炉煤气/煤粉混烧锅炉,用Fluent数值模拟软件对助燃气体(O2/CO2)中O2浓度分别为30%、35%、40%的3种富氧掺烧工况及常规空气氛围下的炉内燃烧过程进行数值模拟。结果表明:富氧工况下,在炉膛底部及燃烧器区域,烟气温度随着O2浓度的增大而升高,在燃烧器区域之后,呈现出相反的趋势,当O2浓度大于35%后,烟气温度已低于同位置处空气氛围下的烟气温度;NO浓度随着O2浓度的增大而升高,当O2浓度为40%时,NO浓度已超过常规空气工况,NO浓度的升高主要受到炉膛内氧浓度升高的影响。3种工况下的出口CO2都达到较高的水平,这样的水平有利于CO2的液化分离。综合分析,对于掺烧锅炉采用富氧燃烧技术时,初始氧浓度不应超过35%。     

层燃煤锅炉改烧生物质燃料引起的事故分析

分析了金华地区发生的数例层燃煤锅炉改烧生物质燃料引起的后管板渗漏事故的原因：DZL型层燃煤锅炉改造为烧木屑、稻壳等生物质燃料后,燃烧由层燃为主变为室燃为主,原锅炉的炉膛形状、结构及受热面布置将不能适应生物质燃料燃烧要求。提出了一些预防及改进措施,例如可增加炉膛容积、设置前置燃烧室或者在炉膛内增加辐射受热面和对流受热面,减小炉膛出口的喉口面积等。     

层燃燃煤锅炉改烧生物质燃料引起的事故分析

分析了金华地区发生的数例层燃燃煤锅炉改烧生物质燃料引起的后管板渗漏事故的原因：DZL型层燃燃煤锅炉改造为烧木屑、稻壳等生物质燃料后,燃烧由层燃为主变为室燃为主,原锅炉的炉膛形状、结构及受热面布置将不能适应生物质燃料燃烧要求。提出了一些预防及改进措施,例如可增加炉膛容积、设置前置燃烧室或者在炉膛内增加辐射受热面和对流受热面,减小炉膛出口的喉口面积等。     

O_2/CO_2气氛下鼓泡流化床多粒径煤与生物质混燃模拟

针对6,kW·h鼓泡流化床燃烧室,建立了流化床内煤与生物质混燃燃烧综合计算模型.模型中主要应用基于双欧拉方法的多组分KTGF子模型描述炉内颗粒流动状态,将煤与生物质分为粒径、密度及拟温参量不同的两相进行模拟计算,详细分析了流化床内流场、温度场和燃烧特性.结果表明,流动过程中炉内煤颗粒与生物质颗粒发生轻微分离;生物质颗粒在密相区上部分布较多,煤颗粒在密相区下部分布较多;生物质颗粒在近壁面处分布多于煤颗粒;煤与生物质混燃工况炉内的温度略高于单燃煤工况;炉内温度场及炉膛出口烟气浓度数值模拟结果与实验值吻合较好.     

900MW超临界锅炉混煤燃烧的数值模拟

利用Fluent软件对某900 MW四角切圆燃烧的煤粉锅炉混煤燃烧过程进行数值模拟,研究了煤种和配比对炉内燃烧过程的影响,并与燃烧设计煤种时的锅炉炉内状态进行了比较分析。结果表明:在掺烧混煤时,与单烧设计煤种相比,锅炉炉膛内的温度分布相似,烟气充满度比较好,炉膛出口烟温稍高,灰污层外表面温度低于神木煤灰分的软化温度,结渣的可能性较小;神木煤与澳洲煤4∶1和3∶2掺烧时,能使锅炉安全运行,掺烧方案是可行的。     

四角切圆燃煤锅炉掺烧印染污泥燃烧与NO_x排放特性的数值模拟

采用Fluent软件对四角切圆燃煤锅炉掺烧不同质量分数和不同含水率印染污泥时的燃烧特性和污染物排放特性进行数值模拟.结果表明:随着印染污泥质量分数的提高,炉膛整体温度略有下降,而NOx排放体积分数先显著升高然后平稳上升,其转折点是10%印染污泥质量分数;当含水率升高时,炉膛整体温度略有下降,40%含水率工况下的炉膛出口平均温度仅比10%含水率工况下低8.11K;炉膛NOx排放体积分数随着含水率的升高而升高;结合炉膛的燃烧情况和NOx排放体积分数,掺烧质量分数和含水率分别为10%和40%的印染污泥是可行的,二次风配比从上到下的比例为3∶1∶2∶4的方式是最佳配风方案.