大型循环流化床锅炉外置式换热器关键技术研究

外置式换热器对于大型循环流化床锅炉的高效运行有重要意义。为全面掌握CFB锅炉外置式换热器运行特性,消除现阶段制约超超临界CFB锅炉外置式换热器管屏壁温偏差问题,系统总结了外置式换热器的研究现状和关键技术研究进展,并介绍了超超临界循环流化床锅炉外置式换热器的设计方案。研究发现,600 MW超临界CFB锅炉外置式换热器壁温偏差十分明显,壁温分布呈现马鞍形分布(中心区域管屏壁温高,边壁区域管屏壁温低),这是由气泡不均匀性分布决定。外置式换热器内传热系数与受热面布置的空间位置密切相关,外置式换热器流化风速Ug=0.4 m/s时,床中央至x/Xw≈0.6处传热系数基本一致,而靠近壁面区域,传热系数显著降低,边壁流动区占床面宽度的25%～30%。将管束远离边壁区布置可以改善传热系数空间分布的不均匀性,传热系数极值偏差从15%降至6%。660 MW超超临界CFB锅炉外置式换热器的设计计算表明,外置式换热器布置高温再热器受热面时,高温再热器管子中径壁温与汽温差可达到58℃,显著制约外置式换热器的安全运行。因此,在660 MW超超临界CFB锅炉的外置式换热器中全部布置汽温相对较低的中温过热器,受热面采用TP347H和TP347HFG材料即可满足要求,仍可保证一定的余量。将外置式换热器管排布置选择与灰流动的方向平行的方式,同时为消除边壁流造成的局部换热不均问题,设计时考虑避免管屏布置在边壁区内,管屏距离边壁的距离应由传统设计的250 mm增至500 mm以上,可改善外置式换热器内的气固流动及传热行为,以减小颗粒侧传热偏差。该设计在保证外置式换热器安全运行的同时,还可有效调控炉膛温度和蒸汽温度。     

600MW超临界CFB锅炉耐火材料应用探索

根据四川白马电厂600 MW超临界循环流化床锅炉运行情况,结合循环流化床锅炉循环系统中炉膛、回料器、外置床、灰控阀等重要设备工况特点,分析了各部位耐火材料作用行为和特性要求。运行6年的实践证明:大型循环流化床CFB锅炉设备合理选择耐火材料,可有效解决金属受热面磨损造成爆管,克服金属材料高温变形、耐磨性能差、不耐高温等问题,保证了机组安全稳定运行。大型循环流化床CFB锅炉对耐火材料的性能提出了更高要求,有待进一步分析和研究耐火材料在超临界CFB锅炉中的应用,提高机组耐磨性能和运行稳定性。     

试论600MW超临界循环流化床锅炉的设计与应用

对于600MW超临界循环流化床锅炉的设计以及应用研究主要是为了推动我国大容量的超临界循环流化床锅炉技术的发展与进步,推动我国电力发电事业的发展进步。本文主要通过对我国600MW超临界循环流化床锅炉系统结构情况以及该系统结构在实际应用中的运行等的介绍,来实现对于600MW超临界循环流化床锅炉的设计与应用的研究与论述。     

660MW超超临界循环流化床锅炉超低NOx排放研究

循环流化床(CFB)发电技术具有良好的炉内脱硫抑氮等优势,得到了广泛推广。随着环保形势的日趋严峻,CFB锅炉仅依靠炉内低氮燃烧无法满足NO_x超低排放要求,因此必须深入研究CFB锅炉炉内低氮燃烧理论,并在660 MW高效超超临界CFB锅炉实现突破。基于流态重构节能型CFB锅炉的设计理念,通过试验和数值模拟研究了炉内NO_x生成还原机理与炉内实现NO_x全部脱除的技术方案。结果表明,影响660 MW超临界CFB锅炉NO_x排放的因素包括:燃用煤质、燃烧温度及均匀性、过量空气系数(运行氧含量)、分级燃烧等。660 MW超超临界CFB锅炉采用单炉膛、单布风板、M型布置、4个旋风分离器、4个外置式换热器的炉型结构,锅炉热一次风从水冷风室后侧6点给入,保证了锅炉一次风静压分布均匀,进而保证了物料流化均匀性;采用"前墙给煤、后墙给煤泥"的给煤方式,前墙布置12个落煤口,后墙布置8支煤泥枪,同时后墙布置8点排渣,保证给煤均匀性;采用4旋风分离器布置结构保证了物料均匀性,不同旋风分离器之间流率偏差的最大值为7.9%;采用4个外置式换热器均匀布置保证床温的均匀性。同时炉内温度场及过量空气系数对NO_x排放起关键作用,锅炉设计床温确定为860℃,既保证了锅炉效率,又减少了NO_x排放,同时保证低负荷工况下满足选择性非催化还原(SNCR)脱硝系统反应温度窗口;锅炉过量空气系数选取1.15,进一步增强了还原性氛围。分级燃烧时一、二次风比例为4∶6,并适当调整锅炉二次风口位置及倾角,形成较大的还原性氛围。通过上述措施可实现炉内高效抑氮,最终使锅炉NO_x原始排放浓度低于50 mg/m3,炉外选取以尿素为还原剂的SNCR技术为辅助脱硝手段,在低投资、低成本、全负荷条件下实现最终烟气中NO_x超低排放。     

75t/h循环流化床锅炉性能测试及基于Aspen Plus模拟研究

为寻找循环流化床(CFB)燃煤锅炉机组热损失的原因,以额定负荷75 t/h CFB燃煤锅炉为试验平台,对其进行热力性能测试,为与实测法对比,利用Aspen Plus流程模拟软件对CFB锅炉进行建模计算,提出一种基于Aspen Plus模型法获得CFB锅炉热效率的新思路。试验选取低负荷、满负荷、高负荷3种运行工况,利用反平衡法通过热力计算求得各项热损失,探究不同运行工况参数对CFB锅炉热效率的影响,并分析了不同运行工况下,飞灰及炉渣中未燃尽碳(UBC)含量的分布规律。通过对CFB锅炉的煤热解、煤燃烧、气固分离和热交换4个子过程进行建模,利用现场稳定运行的锅炉各级换热设备进出口流股温度、压力、流量等数据,对满负荷(工况2)条件下锅炉各项热损失、锅炉热效率及炉膛出口烟气组分浓度进行计算。根据实测数据与模拟结果的比对,验证建模的准确性、可靠性。结果表明:模型法与实测法数据吻合良好,能够精准预测炉膛出口烟气的组成;通过对比锅炉各项热损失及热效率,发现排烟热损失q2实测结果为7.75%,模型结果为6.48%;固体未完全燃烧热损失q4实测结果为3.72%,模型结果为3.17%;二者相对误差较小,说明利用Aspen Plus建模可以对排烟热损失及固体未完全燃烧热损失进行较为精准的预测;模型计算得到的锅炉热效率为88.66%,实测锅炉热效率为87.426%,相对误差仅为1.41%,实测法和模型法对热效率及各项热损失的计算结果极为接近,验证了建模思路及方法的准确性和可靠性,也印证了基于Aspen Plus模型法计算CFB锅炉热效率的可行性; 3种工况下锅炉运行存在排烟温度高、飞灰含碳量高、实际热效率偏低未达到锅炉设计值等问题;入炉煤燃烧后飞灰中的UBC含量较高,为13.28%～16.40%,炉渣中UBC含量较少,为2.92%～3.39%; 3种工况下锅炉排烟热损失在7.64%～7.93%,固体未完全燃烧热损失在3.72%～4.69%,锅炉热效率在86.14%～87.43%,且η2η3η1。说明基于Aspen Plus对CFB锅炉建模进行锅炉热力计算可行、可靠。     

600MW超临界循环流化床锅炉控制系统研究

600MW超临界循环流化床机组系统较为复杂,为了确保锅炉运行的安全性和稳定性,必须对超临界循环流化床实施有效的控制。超临界循环流化床控制策略是控制系统的难点和核心。超临界循环流化床锅炉燃烧相较于煤粉炉存在滞后的情况,这主要是由于燃碳燃烧是该类型锅炉燃烧发热的主导因素。针对于此,通过对某台600MW超临界循环流化床锅炉即燃碳模型的构造和相关机理的分析,估算了其炉膛内的即燃碳量。将估算结果应用于锅炉控制系统中,可以有效提高机组负荷的动态响应特征,促进机组的稳定运行。     

循环流化床锅炉翼形墙过热器/再热器变形分析

翼形墙过热器/再热器是循环流化床锅炉的重要部件之一,位于炉膛上部,通常前墙引入、炉顶穿出,其温度与水冷壁不同,导致热态运行的膨胀量不同。翼形墙受热面进出口与水冷壁连接密封,因此膨胀系统设计具有重要意义,设计不当会导致翼形墙受热面弯曲变形,影响安全性,膨胀设计中膨胀量的计算是关键。笔者建立了循环流化床炉膛中翼形墙受热面壁温的计算模型,计算了不同负荷下稳态最高壁温,发现最高壁温没有出现在满负荷下,而是在60%左右负荷下。但实践表明,据此设计,仍存在翼形墙受热面弯曲变形,表明稳态最高壁温不是翼形墙受热面壁温最高工况。笔者研究了最大膨胀量的发生工况,提出翼形墙过热器/再热器的最大膨胀量发生在极热态启动过程中,因此建议循环流化床锅炉翼形墙过热器/再热器的膨胀量应按极热态启动工况予以计算,建议该工况的计算条件为:压力为20%额定压力,温度为计算压力下的饱和温度,蒸汽流量为锅炉最大连续蒸发量的15%。据此进行膨胀设计的循环流化床锅炉应用实践表明,采用极热态启动的壁温计算膨胀量进行膨胀系统的设计,可解决循环流化床锅炉翼形墙过热器/再热器变形问题。     

循环流化床锅炉水冷壁磨损原因浅析及措施

循环流化床锅炉（CFB）在运行中也反映出高温烧蚀、低温腐蚀、冲刷磨损、超温爆管、耐火耐磨材料脱落等问题,针对存在的问题,分析循环流化床锅炉炉膛内水冷壁的磨损情况,提出相应的防磨措施。     

油页岩循环流化床燃烧室密相区物料颗粒与燃烧特性

在 65t/h油页岩循环流化床锅炉上进行了燃烧室密相区物料特性与燃烧特性的工业试验。得到了极具片状结构特点的油页岩颗粒特性 ,经燃烧破碎磨损后的密相区床料和循环物料的颗粒特性与燃烧特性及相应的锅炉运行参数。试验结果对油页岩循环流化床锅炉的放大设计与运行调节具有一定的参考价值。同时为进一步建立油页岩循环流化床燃烧室密相区的流动、燃烧、传热、磨损、扬析与夹带模型奠定了基础。     

300MW循环流化床机组机炉协调控制

分析300MW循环流化流化床（CFB）锅炉实际运行情况,介绍机组安全经济运行的协调控制,探讨可行的技术保障措施,以充分发挥循环流化床锅炉的优越性。     

超临界循环流化床锅炉课题验收

<正>2013年6月,中科院工程热物理研究所等承担的国家"十一五"科技支撑计划重点项目课题——600 MW超临界循环流化床锅炉运行技术与性能研究测试通过验收。该课题是超临界循环流化床项目设置的6个课题之一,主要是对我国自主设计、制造和运行的超临界循环流化床技术进行验证。     

Aspen Plus在超临界流体技术中的应用研究进展

Aspen Plus是集生产装置设计、稳态模拟和优化于一体的大型通用流程模拟系统,可用于医药、化工等多种工程领域的工艺流程模拟、工程性能监控、优化等贯穿于整个生命周期的过程行为。超临界流体技术作为一项新兴的绿色环保技术,近年来在理论研究、工程应用及发展方向等方面得到了科研工作者们的广泛关注,但基础数据和理论模型匮乏、运行成本较高等问题阻碍了该技术的工业化进展。本文将Aspen Plus软件应用于超临界流体技术,介绍了Aspen Plus模拟软件的主要功能,综述了Aspen Plus模拟软件在超临界流体技术领域科研开发、工业过程设计及优化、生产过程中能耗问题的应用情况,同时也指出了Aspen Plus在模拟超临界流体技术中的不足。     

循环流化床锅炉SO2的生成与脱除

循环流化床锅炉在燃烧的过程中可脱除S、N等有害气体，其排放物可达到国家的排放标准。通过对云天化循环流化床锅炉的生产实践研究，分析循环流化床锅炉的Ca／S摩尔比、炉温、流化速度、脱硫剂等等因素CFB锅炉脱硫效率的影响。云天化循环流化床锅炉在Ca／S=2．5、床温时850～920℃、石灰石的平均粒度100～150um左右的脱硫效率达到90．6％、SO2平均排放量为1060mg／m^3,证明了循环流化床锅炉脱除SO2的能力。     

国外水泥窑余热联合自备电站的应用

0前言 本文介绍了巴基斯坦阿托克水泥有限公司4 000 t/d生产线配套建设一座带CFB锅炉的15 MW余热联合自备电站的设计与应用效果,该项目采用"三炉一机"配置,即两台烟气余热锅炉加一台循环流化床锅炉(CFB锅炉),配置一套中温中压汽轮发电机组.     

350MW循环流化床锅炉屏式受热面汽温偏差研究

随着循环流化床(CFB)锅炉容量及蒸汽参数的大幅提升,锅炉高温受热面材料已达到现有最高水平,实际运行中高温受热面管屏汽温偏差特性直接关乎机组的安全可靠性。为准确获得超(超)临界CFB锅炉屏式高温受热面管屏的汽温偏差特性,在一台350 MW超临界CFB锅炉上开展了实炉测量试验,通过在锅炉2种类型的屏式高温受热面管屏上加装全屏壁温监测点,获得了满负荷工况下屏式高温受热面同屏管间汽温偏差及其分布均匀性,在实炉试验的基础上针对性地进行设备改造。结果表明:炉内屏式高温受热面客观上存在同屏管间汽温偏差,汽温偏差最大值可达60℃以上;屏式高温受热面近壁侧和向火侧敷设耐磨耐火材料的管屏管壁温度明显低于中央区域,相比于屏式高温过热器,屏式高温再热器汽温偏差最大值增加了约40℃;传统的屏式高温受热面间隔布置的壁温监测点已无法准确获得同屏管间最高壁温值,屏式高温再热器布置的壁温监测点代表性不足的问题更突出,需根据屏宽、屏高进行布置位置优化,尤其是在屏式高温受热面向火侧的管屏(向火侧最外侧管子向内第4～17根管)上布置更多壁温监测点;通过分屏设计、耐磨耐火材料敷设高度优化等措施,可有效控制屏式高温受热面汽温偏差及分布均匀性,优化后屏式高温过热器全屏汽温偏差最大值为24℃(其中近壁侧分屏汽温偏差最大值为16℃),汽温偏差的标准差为6.2℃,而屏式高温再热器全屏汽温偏差最大值为50℃(其中近壁侧分屏汽温偏差最大值为21℃),汽温偏差标准差为14.5℃。     

660 MW超超临界CFB锅炉冷渣器选型技术经济性研究

为比较不同型式的冷渣器对660 MW超超临界CFB锅炉机组能耗的影响,通过分析使用风水联合冷渣器及滚筒冷渣器时锅炉效率、厂用电率的变化,计算超超临界CFB机组使用不同冷渣器时供电煤耗的大小。提出冷渣器选型方案,对不同方案进行经济性比较。研究表明,底渣量和标煤单价对冷渣器选型有重要影响,标煤单价高、底渣量大的项目,宜选用风水联合冷渣器,技术经济性好。为了兼顾冷渣器的技术经济性和运行可靠性,可采用风水冷渣器与滚筒冷渣器搭配使用的方案。研究内容可为燃用低热值煤的CFB锅炉冷渣机选型提供参考。     

提高240t／h循环流化床锅炉运行周期的措施

循环流化床(CFB)锅炉是一种高效低污染的新型锅炉，采用循环流化床燃烧方式，它具有高效、低污染和煤种适应性好等优点，在国内外得到了迅速发展。国内CFB锅炉经过多年的发展，在设计、制造和运行方面都日趋成熟，基本上解决了出力不足、点火困难等严重问题，但CFB锅炉目     

循环流化床锅炉粉煤灰的特点及其在水泥工业中的应用

详细地论述了循环流化床锅炉排放的粉煤灰（简称CFB锅炉粉煤灰）的特点及其在水泥工业中的应用。对比普通粉煤灰性能,CFB锅炉粉煤灰具有颗粒形貌不规则、产CaO和SO3含量高,以及以硬石膏和石灰作为主要矿物组成等特点。归纳介绍了CFB锅炉脱硫粉煤灰的应用情况,可代替部分原料用于生产水泥熟料或作为混合材用于生产水泥,但应用中要注意克服高f-CaO和SO3含量所带来的安定性问题。     

超临界机组锅炉及过热器化学清洗

火力发电厂普遍存在过热器氧化皮问题,实践证明,通过化学清洗的方法可以经济、有效地解决过热器氧化皮问题。本文介绍了某电厂600 MW超临界机组锅炉及过热器化学清洗的清洗工艺、清洗范围及回路设计、清洗过程及控制,总结了一些过热器化学清洗的经验,为超临界机组锅炉及过热器系统化学清洗提供了参考。     

20t/h循环流化床锅炉的运行调试

某化肥厂 2 0 t/ h循环流化床锅炉运行过程中存在过热器超温、飞灰含炭量高以及冒黑烟等问题 ,通过对锅炉运行的调试 ,找出了问题的原因 ,并提出了相应的对策 ,对今后继续开发和使用循环流化床锅炉具有一定的现实意义