福建省燃气锅炉分布与能效环保调查分析

与燃煤锅炉相比,燃气锅炉燃烧效率较高,燃烧后颗粒物、二氧化硫等污染物排放量也大幅减少。目前,福建全省燃气锅炉使用量已大幅增加。为进一步了解福建全省燃气锅炉能效和环保措施水平,对全省现有燃气锅炉分布、热效率、污染物排放情况进行了调查分析。截止到2019年初,福建省(除厦门外)燃气锅炉共计1 452台,主要是10 t及以下小型室燃锅炉;在全省已测试燃气锅炉中,热效率达标率为97.64%;针对全省燃气锅炉仍存在排烟温度过高、过量空气系数过大、CO超标排放等问题,可通过烟气冷凝余热回收、锅炉水质软化、锅炉吹灰等措施提高锅炉热效率;通过优化炉内燃烧工况,加装低氮燃烧器、烟气再循环等技术,可降低NO_x生成与排放,以上研究成果可为福建全省燃气锅炉能效与环保政策制定与实施提供基础数据与借鉴参考。     

116MW燃气热水锅炉的超低氮燃烧改造

华源竹木厂现有1台116MW热水锅炉,燃料为天然气,NO_x的原排放浓度为89.75 mg/m~3,采取超低氮燃烧器+燃尽风技术及烟气再循环技术的方法成功将NO_x的排放指标降低至小于14mg/m~3,NO_x指标覆盖锅炉全负荷,锅炉运行安全稳定。介绍了本次超低氮改造的路线,阐述本次改造中超低氮燃烧器、燃尽风技术及烟气再循环技术的优点,总结了燃气锅炉超低氮改造的改造技术路线,为后续燃气锅炉的超低氮燃烧改造提供了参考。     

高原地区燃气锅炉燃尽风技术数值模拟

针对HL75-2.5/260-Q型燃气锅炉在改造中引入燃尽风(OFA)技术,利用数值模拟分析了高原条件下的炉膛内部燃烧情况。在总风量不变的情况下,通过改变燃尽风喷口位置以及燃尽风的风量,对比分析了不同工况下的炉膛内部温度场以及NO_x浓度分布,探究了适合高原地区燃气锅炉运行的燃尽风技术改造方案。结果表明:在炉膛内部折焰角下部高温区域通入燃尽风,可以有效改善其高温区域集中的问题,降低NO_x的生成;在燃尽风风量为10%的工况下,该燃气锅炉NO_x排放较低。     

烟气再循环对天然气非预混燃烧NO_x排放特性的影响

天然气在燃烧过程中生成NO_x的浓度主要受温度影响.烟气再循环不仅能降低燃烧温度,而且减小了燃烧高温区域,使污染物排放降低.为减少NO_x排放,采用一台标定功率为800,k W的非预混燃烧器进行了烟气再循环非预混燃烧试验,主要研究了燃烧负荷、过量空气系数、烟气再循环率对NO_x生成的影响.同时,采用FLUENT6.3软件模拟计算燃烧火焰温度分布和NO_x质量浓度分布.结果表明:燃烧器热负荷的增加,会使烟气中NO_x质量浓度增加;过量空气系数?在1.0~1.15之间时,有利于降低NO_x排放;烟气再循环量增加能有效降低NO_x排放,在?为1.1和1.15时、烟气再循环率为20%,时,NO_x质量浓度为40~50,mg/m3.     

燃气锅炉烟气潜热势利用技术研究

为进一步提高燃气锅炉热效率,同时兼顾低氮燃烧技术的应用,研发了一种烟气潜热回收与低氮燃烧耦合技术,并对1台7 MW燃气热水锅炉实施改造,通过实测对比分析改造前后锅炉能效和NO_x排放的变化。结果表明:改造后烟气潜热回收率提高,锅炉热效率升至102.7%,提高了6.2%;其中,锅炉本体和省煤器结算热分别提高1.3%和5.5%,散热损失增加0.6%。NO_x排放浓度与助燃空气含湿量有关,随助燃空气含湿量升高显著降低,当助燃空气含湿量为116.6 g/kg时,NO_x排放浓度可低至19 mg/m~3;改造后锅炉单位热产品NO_x减排率达80%以上,环境效益显著。     

天然气锅炉分级柔和燃烧模拟研究

燃气锅炉在我国应用广泛,随着煤改气的进行,应用越来越多, NO_x排放标准也越来越严格。降低NO_x的排放有利于减少空气污染。以小型天然气柔和燃烧炉膛为研究对象,通过数值模拟的方法研究燃料分级下的柔和燃烧特性,分析在不同当量比、不同热强度条件下轴向分级对炉膛烟气中NO_x生成的影响。结果表明,给定条件下柔和燃烧分级带来的NO_x减排收益随着二级燃料量的增加而减小,当二级燃料量在15%左右的时候可以最大程度地优化温度场分布,降低燃烧峰值温度,获得比较好的NO_x控制效果。随着当量比和热强度的提高,燃料分级带来的收益也会变大。     

燃尽风对燃气锅炉燃烧特性影响的模拟研究

针对某台额定蒸发量为75 t/hπ型燃气锅炉NO_x排放量较高的问题,在过量空气系数为1.2的条件下,采用空气分级低氮燃烧方式对其进行改造,在燃气流量一定的条件下分别对原工况以及5种不同燃尽风风量改造方案下炉内温度分布、氧气及NO_x质量浓度分布进行数值模拟,确定了较优的燃尽风风量占比。结果表明:在NO_x质量浓度最高的区域添加燃尽风,新鲜冷空气加入明显降低了炉膛内高温区域的平均温度,有利于降低NO_x的生成;综合考虑炉膛内温度分布及出口截面NO_x排放质量浓度,燃尽风风量占比为10%的改造方案较优。     

烟气再循环对金属纤维表面燃烧器NO_x排放和燃烧稳定性的影响

结合全预混金属纤维表面燃烧器和外部烟气再循环燃烧技术,在350 kW卧式燃气锅炉上进行了实验研究.研究了负荷、过量空气系数和烟气再循环率对CO、NO_x排放和燃烧稳定性的影响.结果表明:负荷变化对NO_x排放无明显影响;过量空气系数越大,NO_x排放越低,但系统热效率随之降低;不采用烟气再循环技术时,NO_x排放低于30 mg/m3时过量空气系数需大于1.73,此时系统热效率低于92.1%;如采用23%的烟气再循环率,实现上述相同NO_x排放水平仅需过量空气系数大于1.3,系统热效率比无烟气再循环时高1.3%;随着烟气再循环率的增大,火焰燃烧不稳定加剧.出现炉膛震动时的烟气再循环率极限值随着负荷的增大而逐渐提高.     

0.7MW中心回燃锅炉低氮燃烧改造

北京某酒店有2台0.7MW中心回燃式燃气锅炉,NO_x的原排放浓度约为110mg/m~3(标态),采用扩散式低氮燃烧器+烟气再循环技术的改造技术,成功将NO_x的排放指标在锅炉负荷范围内降低至30mg/m~3(标态),锅炉运行安全稳定。通过介绍中心回燃锅炉的特点及低氮改造的技术难点,提供了一种中心回燃式燃气锅炉低氮改造的技术路线和方法。     

藻类生物质燃烧NO_x的排放特性与N转化机制

在一维管式炉上测定了典型藻类生物质条浒苔、马尾藻和小球藻在不同温度下燃烧时生成NO_x的规律,并在此基础上探究了藻类生物质两两等质量比混燃时NO_x的排放规律.结果表明:单独燃烧小球藻与条浒苔时,NO_x的排放曲线均近似呈单峰分布;温度在600℃以上、单独燃烧马尾藻时,NO_x的排放曲线呈双峰分布;NO_x的排放峰值均随温度的升高而增大.600℃时NO_x的排放总量与N的转化率最低;700~900℃时N的转化路径改变,但对条浒苔、马尾藻和小球藻各自单独燃烧时NO_x排放量影响很小.800℃下将小球藻与条浒苔、小球藻与马尾藻等质量比混燃,NO_x排放量介于各藻类生物质单独燃烧时的排放量之间,无明显的相互作用,而条浒苔与马尾藻等质量比混燃时NO_x的排放量增加,有相互促进作用.     

链条炉排锅炉低NO_x燃烧改造试验

大量的NO_x排放已经给空气环境和社会生活造成很大影响,降低链条炉排锅炉NO_x排放成为链条炉排锅炉生存和发展的当务之急。对民乐县3台大容量链条锅炉进行不同运行工况下NO_x排放浓度的监测,并对锅炉负荷、一二次风配比以及前后拱二次风量对NO_x排放的影响进行了探讨,进而为燃烧调整降低NO_x排放提供指导。     

燃烧初期化学当量比对锅炉NO_x生成与排放特性的影响

采用数值模拟方法,研究了燃烧初期化学当量比对一台1,000,MW超超临界塔式锅炉在中低负荷下NO_x生成与排放特性的影响.计算值与试验测量值符合较好.结果表明,中低负荷下煤粉燃烧初期化学当量比下降,热力型NO_x与燃料型NO_x生成速率均明显降低,且已生成的NO_x被还原的速率增加,NO_x排放也随之降低.现场试验中,通过关小周界风挡板开度降低燃烧初期化学当量比,锅炉在700,MW和500,MW负荷下NO_x排放分别下降了20.6%,和28.2%,,且不会对锅炉效率及蒸汽参数等产生负面影响.     

气门二次开启策略对柴油机性能及能量损失的影响

基于一台两级增压高压共轨柴油机,建立了整机一维热力学仿真模型,研究不同气门二次开启策略对柴油机燃烧特性、NO_x排放及能量分布的影响。研究结果表明:在相同气门升程时,随进气门、排气门二次开启时刻提前及进排气门同时二次开启时刻间隔增大,缸内压力和瞬时放热率峰值升高,燃烧重心前移,有效热效率升高,燃烧温度升高,NO_x排放升高。在相同气门二次开启时刻时,随气门升程增大,对发动机各项指标的影响增大。不同气门二次策略相比,进排气门同时二次开启对燃烧重心、排气损失、有效热效率及NO_x排放影响最大,排气门二次开启的影响最小。进气门二次开启策略的气门升程为2.4mm、二次开启时刻为上止点后210°时,能够较好改善有效燃油消耗率与NO_x排放之间的折中关系。     

乙醇预混与PODE直喷复合燃烧的气体排放特性

为了控制压燃式发动机的气体排放,在一台增压中冷共轨发动机上对聚甲氧基二甲醚(PODE)引燃乙醇均质充量的复合燃烧性能及其气体排放特性进行了研究.结果表明:随着进气道预混乙醇比例增加,复合燃烧滞燃期被延长,其预混燃烧量与放热率峰值增大,扩散燃烧量降低;复合燃烧的NO_x排放随着预混乙醇比例增加而降低,但m(NO_2)/m(NO_x)值显著增大,经过氧化催化转换器(DOC)后,纯PODE燃烧的m(NO_2)/m(NO_x)值增大而复合燃烧的m(NO_2)/m(NO_x)值减小;复合燃烧的HC、CO、甲醛和乙醛排放量均明显高于纯PODE燃烧,且随着预混乙醇比例增加而增大,但可以被DOC高效氧化.复合燃烧的HC、CO和NO_x排放量经过DOC后均明显低于纯PODE燃烧的排放,而甲醛、乙醛和NO_2排放量与纯PODE燃烧时处于同一水平.     

锅炉低负荷运行时NOx排放偏高的原因分析及调整措施

某电厂采用四角切圆燃烧机组,由于需要长期低负荷运行,存在NO_x排放偏高的问题。通过研究NO_x生成机理以及实际降低NO_x排放的方法,提出降低NO_x排放的调整措施。通过对四角切圆燃烧机组实际燃烧调整,包括煤粉细度调整,过量空气系数调整,燃烧器一、二次风门及分离燃尽风风门调整,低负荷情况下不同燃烧器使用配合调整,控制炉膛内不同区域的过量空气系数。在保证燃烧稳定及锅炉效率的前提下大幅降低NO_x排放。验证分级燃烧降低NO_x排放的实际效果,对优化运行提供建议。     

不同海拔下国Ⅴ柴油机的性能和排放

对一台满足国Ⅴ排放要求的柴油机,分别在1 700m、2 200m、3 000m海拔高度下采用可移动式发动机台架和车载设备,进行了高原实地的排放测试。原机测试结果表明,随着海拔的升高,缸内进气量减少,燃烧恶化,最高燃烧压力下降,比油耗增加,CO排放升高,NO_x排放下降;海拔的升高对尾气排放具有降低氧含量和提高燃烧温度的双重作用,其中降低氧含量对高海拔排放的影响更大。采用后处理装置后,NO_x排放虽有所下降,但由于发动机企业出于成本考虑减少尿素喷射量,使NO_x排放仍超出国Ⅴ法规限值。     

循环流化床锅炉炉膛低氧燃烧加尾部补燃降低NOx排放的试验研究

在1台70 MW循环流化床工业热水锅炉上,应用炉膛低氧燃烧加尾部烟道补燃技术,降低锅炉的NO_x原始排放浓度。通过降低炉膛内过量空气系数,使炉膛和旋风分离器内呈低氧燃烧状态。由于高温烟气中有残炭和CO的存在,抑制了NO_x生成,同时能够促进NO_x向N_2转化,从而降低了高温烟气中NO_x含量。从旋风分离器中心筒喷入补燃风,可将由于炉膛低氧而未完全燃烧的残炭和CO燃尽,保证了锅炉燃烧效率。采用炉膛低氧燃烧加尾部补燃技术,锅炉的NO_x原始排放浓度从393 mg/m~3降低至115 mg/m~3(@6%O_2),CO的排放浓度控制在4×10~(-6)。     

燃料馏程和燃烧相位对柴油机低温燃烧和排放的影响

通过一台改装的6缸增压直喷式柴油机,调整喷油正时实现燃烧相位的调节,在不同燃烧相位下开展了宽馏程燃油低温燃烧和排放特性的试验.结果表明:随初馏点的降低,燃料中汽油轻质馏分增加,燃料十六烷值降低,滞燃期延长,预混合气量增加,NO_x和碳烟排放均得到有效改善,但初馏点过低会导致HC和CO排放增加.随CA,50的延后,碳烟和HC排放增加,CO和NO_x排放降低.燃烧相位和宽馏程燃油特性相结合,可以在保证指示热效率的前提下,实现柴油机燃烧和排放的优化,达到同时降低NO_x和碳烟排放的目的.     

基于智能算法的燃煤电站锅炉燃烧优化

基于Matlab人工智能工具包对某300MW燃煤电站锅炉进行了燃烧优化混合建模:利用BP神经网络建立了锅炉燃烧特性的BP神经网络模型,用以预测锅炉热效率和NO_x排放质量浓度.基于该模型,以锅炉热效率和NO_x排放质量浓度为目标,结合Matlab遗传算法工具包对锅炉进行燃烧优化,并采用权重系数法将多目标优化问题转化为单目标优化问题.结果表明:锅炉热效率和NO_x排放质量浓度校验样本的相对误差平均绝对值分别为0.142%和1.790%,该模型具有良好的准确性和泛化能力;权重系数法可根据实际情况,以锅炉热效率或NO_x排放质量浓度为优化重点选取相应的权重系数,对燃烧优化具有一定的指导意义.     

制粉系统运行方式对锅炉NO_x排放特性影响的试验研究

以某660 MW超超临界机组锅炉为研究对象,通过现场试验方法,研究了制粉系统运行方式,如煤粉细度、一次风量、磨煤机出口温度、煤粉分配均匀性及磨煤机组合方式等对锅炉出口NO_x排放特性的影响规律。结果表明:煤粉细度对NO_x排放浓度影响较大,煤粉粒径越小,NO_x排放浓度越低;随着磨煤机入口风量的降低,NO_x排放浓度呈先降后增的趋势;磨煤机出口煤粉分配偏差的改善使主燃烧区的热负荷更均匀,从而抑制了NO_x的生成;提高磨煤机出口风粉温度,NO_x生成量增加,排烟温度降低;而磨煤机的组合运行方式通过改变炉内的燃烧状态和温度分布来影响NO_x的生成量。