中国300MWe级循环流化床锅炉机组运行现状分析

循环流化床锅炉因其燃料适应性广、负荷调节性强及环保性能优良等特性在我国得到了快速发展。经过短短的十几年,我国已是世界上装机数量最多、装机容量最大的国家。目前我国300 MWe级循环流化床锅炉机组已经投运13台,单机容量最大的330 MWe循环流化床锅炉机组正在调试中,在建与拟在建的300 MWe循环流化床锅炉机组还有约50台。调查了我国目前300 MWe循环流化床锅炉机组的运行现状,并对机组的可靠性、经济性以及环保性作了全面的总结,并分析了目前机组运行中所存在的问题。能够对今后更大型机组的设计运行提供有益的参考。     

滚筒冷渣器传热模型的研究

分析了携带翅片滚筒冷渣器内灰渣颗粒的流动过程和传热过程,提出了滚筒冷渣器一维轴向传热模型,模型中考虑了渣中未燃尽碳的残余燃烧,模型参数根据文献和实验室实验确定.利用该模型对一台300MW循环流化床锅炉上滚筒冷渣器的温度进行了预测,并与实际运行参数进行了比较.结果表明:该模型可以很好地预测滚筒冷渣器出口灰渣的温度和冷却水温度.     

新型燃气轮机与流化床锅炉耦合系统的性能分析

为了提高火电机组的热效率,建立了采用多级压缩、中间冷却以及多级膨胀、中间再热的燃气轮机与循环流化床（CFB）锅炉耦合系统性能的计算模型并进行了计算.结果表明：随着涡轮进口压力的升高和压气机级数的增加,耦合系统的热效率均有一个最大值;随着涡轮入口温度的升高和涡轮级数的增加,热效率可增加到约46%,因此,新系统具有高热效率、低厂用电率的优点;考虑到系统的结构复杂性以及综合经济性,压气机和涡轮均采用3级为宜.     

新疆高钠煤脱钠提质过程中钠存在形式

为解决新疆高钠煤在燃烧利用过程中引起的结渣和沾污等问题,研发了一种洗涤溶液且对该溶液脱除新疆高钠煤中钠效果以及脱钠过程中钠存在形式进行了评估实验。结果表明:中国新疆高钠煤中的钠主要以水溶钠为主,有机钠和不可溶钠含量较少。工艺条件对脱钠效果的影响因煤种而有所不同。水溶钠的脱除主要与洗涤溶液用量和温度有关;粒径的减小和温度的提高能促进高钠煤中有机钠的扩散。在合适的工艺条件下高钠煤中大部分水溶钠和大约1/2有机钠被脱除,钠脱除效率达到50%以上。     

循环流化床返料阀结构对循环流率动态响应特性的影响

循环流化床锅炉燃烧技术是一种洁净煤燃烧技术,其应对负荷变化的灵活性未来会得到更多的关注。但目前对于负荷变化的研究集中于调峰策略优化,缺乏提升CFB本身变负荷速率的影响因素研究。在CFB锅炉负荷变化时,循环流率也随之变化,并达到新的平衡态,而返料阀的结构是循环流率的重要影响因素。因此,为了研究CFB锅炉变负荷响应速率的影响因素,基于CPFD方法对某75 t/h循环流化床锅炉立管及返料阀内在循环流率变化时的流动行为进行模拟,研究不同返料阀结构对循环流率变化的响应速度。结果表明,在立管远离回料阀侧及回料阀水平横段底部存在一定的流动死区,返料阀及立管内物料仅在较小的区域内有较大的移动速度。当循环流率增加时,较小的颗粒移动区域限制了其达到更大流量平衡的时间,减弱了系统变负荷的响应速率。在松动风、流化风分别为0. 14和0. 30 m/s,循环流率从50 kg/(m~2·s)提升到60 kg/(m~2·s)时,随着水平横段长度的增加,系统响应时间先急剧减小后缓慢上升;返料阀水平横段长度与立管直径之比为3. 5时,最短响应时间为67 s。保持流化风量不变并改变松动风大小,系统响应时间随松动风量的增加而减小,但不同返料阀结构下系统响应时间的规律相似。返料阀对循环流率变化的响应速度与返料阀内的流动死区大小密切相关。     

300 MW循环流化床锅炉大比例掺烧煤泥试验研究

循环流化床锅炉大比例掺烧煤泥是一种处理煤泥等低品质煤的有效手段。利用一维小室模型对掺混不同比例煤泥的CFB锅炉运行工况进行模拟,研究了掺混煤泥比例对CFB锅炉炉膛内物料平均粒径、颗粒停留时间以及炉膛上部物料浓度的影响,确定了大比例掺烧煤泥条件下的流态优化条件。模拟结果表明,增加煤泥比例可以提高物料循环流率和中间粒径档位(0.1~0.3 mm)颗粒在炉内的停留时间,改善燃料的燃尽率,提高煤泥比例还可以增加炉膛上部的颗粒浓度,有利于提高炉膛上部的传热,降低炉膛温度,便于污染物的控制。根据盘北电厂300 MW循环流化床锅炉机组大比例掺烧煤泥的运行数据,分析了掺烧煤泥比例对床温、排烟温度、底渣与飞灰含碳量的影响。当锅炉负荷为300 MW时,掺烧煤泥后床温明显降低,飞灰含碳量和排烟温度随着掺烧煤泥比例的增加而增大,底渣含碳量则随着掺烧煤泥比例的增加而降低。为了实现大比例掺烧,建议控制矸石的入炉煤粒径,且需要强化尾部吹灰或适当调整尾部受热面。     

煤矸石燃烧过程模型及其在CFB锅炉设计中的应用

为了研究热值8.374 MJ/kg煤矸石的燃烧利用情况,模型研究了煤矸石的燃烧过程,预测了不同粒径和不同煤矸石的燃尽时间及停留时间,获得了入炉煤矸石的最大直径和相应的床存量、一次风机压头要求,并在220 t/h CFB锅炉设计中运用。4 a的运行实践表明,根据模型计算确定的采用大布风板、低流化速度、大动量二次风、高效分离器等是合理的,实现了热值约为6.281 MJ/kg煤矸石的稳定燃烧和锅炉带负荷能力,入炉煤矸石热值甚至降低至3.350 MJ/kg也能稳定运行。额定负荷下运行风室风压为11 kPa,床温为890℃,分离器进出口和返料温度均在910℃左右。锅炉实际热效率79.37%,主要的热损失是底渣和排烟损失。底渣和飞灰的烧失量均小于3%。SO_2和NO_x达到排放标准,连续运行时间超过3个月。     

等离子体煤气化技术研究进展

等离子体煤气化技术是一种能够实现煤的超洁净使用的新技术,具有很大的潜在应用前景。介绍了等离子体煤气化的基本原理及3种典型技术:水蒸气等离子体煤气化技术、等离子体辅助煤气化及CO_2等离子体煤气化技术,其中水蒸气等离子体煤气化中碳转化率可达93%～94%,比常规气化合成气浓度高十多个百分点;等离子体辅助煤气化以用氮气、氩气等为工作气体,实现了气化剂与工作气体的分离以及发生器和反应器的分离; CO_2等离子体煤气化技术为煤炭的清洁利用和CO_2的资源化利用提供了可借鉴的方法。同时,笔者还论述了学科交叉产生的最新成果:即等离子体煤气化技术在电站燃煤锅炉点火启动和降低氮氧化物方面的应用。在锅炉点火启动方面,与常规等离子体点火技术相比,采用等离子体煤气化技术虽然会增加成本,但相对于燃用低挥发分煤的煤粉锅炉每年上千吨的节油量,经济效益显著。在氮氧化物减排方面,烟台龙源电力技术股份有限公司采用等离子体辅助煤气化技术与低NO_x燃烧技术相结合,以达到深度降低氮氧化物的目的,且解决了等离子体煤气化普遍存在的煤处理量少、能耗高的问题,试验结果表明,采用60 k W等离子体发生器即可处理5 t/h煤量,实现了低能耗的等离子体辅助煤气化。据估算,该技术的初投资略低于SCR脱硝技术,而运行费用仅为SCR的一半。因此建议将基于等离子体点火的内燃技术引入等离子体煤气化技术,可大幅提高煤处理规模、降低能耗,与低NO_x燃烧技术相结合并实现工业化,将会推动其在电站燃煤锅炉技术领域的快速发展,成为一种具有很好应用前景的煤炭清洁高效利用手段。     

低阶煤中含氧官能团干燥前后的演变规律

采用傅里叶红外光谱法对经不同干燥过程前后低阶煤中官能团进行研究,基于拟合处理方法分析了煤中主要官能团在干燥过程中的变化规律。结果表明,在低温干燥和高温干燥过程中,随干燥温度的增加,低阶煤中主要官能团均呈现先减少后增加的趋势。当低温干燥温度超过190 ℃,高温干燥温度超过600 ℃时,煤中主要官能团增多,表明该煤被严重氧化。在模拟烟气干燥过程中,亚甲基是低阶煤脂肪烃结构中最易被氧化的部分,烟气中含氧量越高,煤受氧气氧化作用越强。在高温600 ℃模拟烟气干燥过程中,干燥介质中的氧气主要氧化煤分子结构中的芳香烃,干燥后低阶煤的自燃倾向性最弱,不易发生复吸现象。