燃煤发电机组灵活性改造的研究进展综述

  目的  “碳达峰、碳中和”战略目标的提出增加了对新能源电力并网的需求,因此有必要提高燃煤发电机组的灵活性运行能力。  方法  文章详细介绍了现有燃煤机组灵活改造技术及常见的评价指标。灵活性改造主要包括:凝结水节流技术、燃煤机组耦合生物质混烧改造技术、燃煤机组制粉系统灵活性技术等;燃煤发电机组灵活性常用评价指标包括:发电机组厂用电率、锅炉热效率、机组发电标准煤耗率等。在此基础上,对灵活性改造技术以及评价指标进行总结和分析。  结果  文章提出了燃煤发电机组灵活性技术改造的7个发展方向及相关建议。  结论  原有机组的结构改进、新能源多形式的嵌入以及多储能协同提高燃煤机组灵活性是后续发展的主要方向,为后续燃煤发电机组适应“双碳”能源规划提供参考。     

天然气锅炉NOx及CO排放控制试验研究

为了响应政府业及民用天然气锅炉达到超低氮排放,要求绝大多数天然气锅炉采用低氮燃烧器+烟气再循环系统的技术路线,实施后普遍出现NO_x、CO含量偏高、炉膛振动较大等问题。借助116 MW天然气锅炉进行试验研究,研究了燃烧器燃料配比、燃烧火焰长度、助燃空气氧含量三个因素对NO_x及CO的影响,并对投入烟气再循环前后炉膛振动情况进行了检测。试验表明:燃烧器燃料内外配比对NO_x、CO生成影响较大,两者呈现相反趋势变化;燃烧火焰长度对NO_x生成影响较大,对CO含量影响较小;助燃空气氧含量对NO_x、CO生成以及锅炉振动影响较大。三种影响因素相比,助燃空气氧含量影响更为突出。     

深度空气分级对旋风燃烧锅炉NOx释放影响研究

针对纯燃高碱煤旋风液态排渣锅炉局部高温以及NO_x排放高等问题，通过ANSYS软件数值研究了不同深度空气分级方案对旋风液态排渣锅炉炉内温度场、组分场及NO_x浓度分布的影响。研究结果表明：深度空气分级燃烧不同工况设置合理，形成了良好的富燃料的主燃区与富氧燃尽区，炉内燃烧稳定，旋风燃烧器逆向布置可促进煤粉燃尽，提高锅炉效率。不同深度空气分级工况下，炉内各组分分布特性一致。同时确定了主燃区最佳过量空气系数为0.85,燃尽风量选用逐层降低布置可实现最佳低氮排放，炉膛出口烟温最低为1 375.45 K,炉膛出口NO_x浓度最低为391.14 mg/m³。     

B＆WB-130/3.82-M锅炉提产改造的分析探讨

根据锅炉设计原理和有关系统配置原理,挖掘设备潜力,提升装备水平,将原有B&WB-130/3.82-M锅炉的蒸发量从130t/h提高到150t/h.提产改造后,锅炉的运行参数、炉膛结焦、汽温特性、低负荷稳燃及飞灰可燃物、制粉系统出力等方面表现出新的运行特点,炉膛结焦问题得到了较好地解决,主蒸汽温度一直偏高的难题也被攻克,低负荷稳定燃烧效果明显,经济效益有较大改善.但存在飞灰可燃物及制粉系统出力等问题,需要进一步解决.     

燃煤电厂锅炉最低稳燃负荷估算方法

  目的  项目实施前需要预评价燃煤电厂灵活性运行的性能，其中包括锅炉最低稳燃负荷技术指标的预测。原有的经验和算法不能满足电厂灵活性评价需求，需结合目前设备能达到的性能指标，拟定新的锅炉最低稳燃负荷的半经验计算曲线。  方法  结合文献资料与工程经验，选取与稳燃指标关联性强的参数，采用统计和回归的方法，拟合出半经验计算曲线。  结果  以煤的挥发分V_daf、燃烧器总出力裕量系数φ作为自变量，并结合最小点火能量的统计分析值，可得到锅炉最低稳燃负荷的理论指标。  结论  新的计算曲线以工程资料可获得的已知参数作为输入，可相对精确地测算出不同条件下锅炉最低稳燃负荷的理论值，与实际运行试验数据吻合，可作为工程设计的工具。     

1 000 MW燃煤机组引风机与增压风机改造研究

  [目的]  为确保锅炉烟气系统的正常运行,国内燃煤发电机组实施超低排放改造后,引风机及增压风机需要进行改造。  [方法]  以某1 000 MW燃煤机组为例从技术角度对引风机及增压风机三种可行的改造方案(只改引风机、只改增压风机以及增引合并)进行了比较,并结合工程实际情况进行了经济计算。  [结果]  得出增引合并方案的综合技术经济性最优。  [结论]  此比选方法和改造方案对其他燃煤机组引风机改造有较高的参考价值。     

660 MW机组超临界锅炉灵活性调峰技术试验研究

针对某660 MW超临界锅炉开展灵活性调峰试验研究工作,通过燃烧动力场和制粉系统优化调整的分析,改善了锅炉低负荷稳燃能力,结合优化低负荷制粉系统投运方式、分级燃尽风的控制等措施可保证锅炉调峰运行至30%额定负荷,优化调整工作还起到了提升锅炉效率和NO_x控制性能的效果。试验结果也表明:再热器烟道旁路分配部分高温烟气调节SCR装置入口烟温的方式,可以实现40%~30%负荷下脱硝系统的正常运行。     

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。     

层燃锅炉横向空气分级脱硝技术的试验研究

与大多数燃煤层燃锅炉炉膛装有纵向空气分级脱硝工艺不同,尝试在炉排上实现横向的空气分级技术,即使用一次风不均匀配置,减少中心火焰段的供风量,减少量补充到炉床后段,在高温火焰段创造深度还原性气氛,再通过侧壁上的烟气循环射流,让热解气与燃料层有更长的接触停留时间,实现燃料型NO_x排放的降低。该技术在某46 MW燃煤层燃锅炉上进行尝试,试验结果展示：燃烧室中炉排上火焰被拉长,火焰峰值温度的位置由距前墙2.62 m延后至3.52 m处,火焰中出现高CO浓度的还原区。炉排上NO_x的峰值浓度从改造前的535 mg/m³降低至322 mg/m³。尾部烟气中NO_x浓度从350 mg/m³左右降低至260～290 mg/m³,实现脱硝效率17.1%～25.7%。改造对大渣燃尽率、锅炉功率、炉内烟气温度等没有影响。该技术对于层燃锅炉实现炉内火焰脱硝有一定的工业指导意义。     

400t/d循环流化床垃圾焚烧锅炉改造的设计和运行

为解决某400 t/d循环流化床垃圾焚烧锅炉燃烧恶化、炉膛冒正压、CO排放超标等问题,提出系统燃烧优化改造方案。改造后的流化床垃圾焚烧锅炉垃圾处理量、蒸发量达到设计改造要求;炉膛内焚烧温度达到870℃以上,烟气停留时间大于5 s,CO的24 h排放均值和炉渣热灼减率分别为23.24 mg/m~3和0.35%,燃烧效率达到99%以上;排放烟气中污染物指标均低于《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485—2014)中的限值。改造后的焚烧锅炉燃烧稳定,达到了燃烧优化目标,改造思路可以为循环流化床垃圾焚烧锅炉燃烧优化设计与改造提供借鉴与参考。     

深度调峰工况下锅炉过量空气系数对炉内温度影响的分析

  [目的]  为了分析火电机组超低负荷运行工况下过量空气系数对于炉膛燃烧稳定性的影响,更好地指导机组参与调峰。  [方法]  通过深入分析锅炉运行和炉内传热机理,以炉膛出口烟温表征炉内燃烧温度,并作为燃烧稳定性的指标,在MATLAB/SIMULINK中搭建炉膛出口烟温模型。以某300 MW火力发电机组为例,首先选择几个典型工况点采用相似性求解方法计算炉膛出口烟温与锅炉厂家给出的设计数据进行比对,检验计算方法基本正确之后代入超低负荷运行参数,计算深调峰工况下不同过量空气系数对应的炉膛出口烟温。  [结果]  仿真结果表明:模型算得炉温与锅炉厂家给出的设计数据对比,计算误差小于±15 ℃,计算方法基本正确,可以将其应用于超低负荷工况计算。  [结论]  随着负荷的降低,使炉膛出口烟温达到最大值的最优过量空气系数逐渐增大。因此在超低负荷运行工况下,可在一定范围内适当增大过量空气系数以提高炉膛出口烟温,进而提高锅炉燃烧的稳定性,并且过量空气系数小于2.0时,数值越大炉膛出口烟温越高。     

燃煤机组耦合固废焚烧关键技术研究进展

  目的  燃煤与固体废弃物混合掺烧不仅可以实现固废的能量回收利用,也是实现燃煤发电的碳减排的路径之一。  方法  文章综述讨论了燃煤电站掺混固废的研究工作,主要介绍了基于目前主流的电站锅炉为反应器开展燃煤与不同固废掺混的燃烧应用与技术发展;从燃料经济性、混合燃料的飞灰特征、污染物排放以及碳税角度评价燃煤掺混固废的燃烧技术发展;最后讨论了直接掺混和间接掺混的技术的特点。  结果  燃煤直接掺混固废燃烧时需要尽可能减少对锅炉运行的影响,特别是气体污染物的排放以及飞灰对换热面的影响和飞灰无害化处置。间接掺混可以避免混合燃料燃烧对炉膛的影响,但是需要较高的硬件成本投资且耦合技术较为复杂。富氧燃烧技术依旧需要对现有锅炉结构优化来提高该技术的适用性。  结论  直接掺混可实现性与成本优于间接掺混,且循环流化床燃料适应广的特点有利于燃煤直接掺混固废燃烧技术的应用,随着基于循环流化床的富氧燃烧技术的发展将更有利于实现火电厂的碳减排。     

基于最优权重融合的火电机组智能燃烧优化方案评价

  目的  随着人工智能技术的发展,基于智能优化算法的燃烧优化方案层出不穷,如GA、PSO、FPA等,这些方案各有优缺点。依托智慧电厂平台开发实时燃烧优化系统时,需要权衡选择最佳技术方案。  方法  针对传统TOPSIS法的权重赋值主观性较强的问题,提出了最优权重融合法对其进行改进,并利用改进TOPSIS法建立了火电机组智能燃烧优化方案评价体系。从优化效果、优化周期、可靠性三个方面对GA、AGA、PSO、FPA、CSO和GSA六种方案进行综合评价。  结果  结果表明:经过MCD指标分析体系和与传统方法对比的双重验证,改进TOPSIS法的赋权与MCD指标重要性排序一致,相比于传统TOPSIS法更能辨别出各方案的优劣,其结果更符合实际生产过程的要求,具有客观性强、准确性好的优点。  结论  文章研究成果可以为火电机组燃烧优化方案的抉择提供有价值的参考。     

背压汽轮机组增设后置机的研究

  目的  为了解决机组对外供热由工业供热改为采暖供热的问题,以某热电厂为对象开展技术可行性研究。  方法  对调节阀组、双缸汽轮机、全厂共用的后置背压汽轮机、单元制带发电机的汽动给水泵组等四种方案进行了比对分析。  结果  考虑方案的特点和工程实际,最终选择了全厂共用的后置背压汽轮机方案。  结论  该方案基于能级梯级利用原则,运行可靠,经济性好,对后续机组进行供热综合改造也提供了有益的参考。     

Test of a small domestic boiler using different pellets

This paper presents results from an experimental study performed on a 13 kW_th commercial domestic boiler using pellets as fuel. Four different types of pellets were used and, for each one, the boiler was tested as a function of its capacity and the fan regulation affecting excess air. Measurements were performed for boiler heat load, pellets consumption rate, flue-gas temperature and composition. Mass balances allowed the calculation of the flue-gas flow rate and associated heat losses. Losses from incomplete combustion have also been quantified. Under boiler steady-state conditions the flue-gas O₂ concentration changes with boiler load and ventilation due to the regulation scheme of the boiler. Flue-gas CO shows a minimum for values of O₂ in the flue-gases of about 13%. NO_x emissions are independent of excess air for low values of nitrogen in the fuel whereas, for larger values, NO_x emissions increase with the O₂ present in the combustion products. The fractional conversion of the pellets nitrogen into NO_x is in line with literature data. The boiler start-up was characterised by the temperature evolution inside and above the bed showing the propagation of combustion in the bed during about 10 min. During boiler start-up, a maximum in CO emissions was observed which is associated with the maximum combustion intensity, as typified by the flue-gas O₂ concentration and temperature, regardless the pellets type.