增压富氧燃煤锅炉省煤器的设计与优化

以300MW机组煤粉炉省煤器为例,对锅炉常压空气燃烧、常压富氧燃烧和5种不同增压(6MPa)富氧燃烧方案下的锅炉对流受热面尺寸、烟气流量、烟气侧传热系数和压降等参数进行了计算和分析,根据基于经济性分析的单位换热量换热器总费用最小的原则确定省煤器的最佳设计结构.结果表明:与常压空气燃烧相比,常压富氧燃烧下烟气体积流量减小了28.5%,对流传热系数减小了11.5%;增压富氧燃烧下的烟气体积流量减小了98.82%,随着烟气流速的增大,受热面面积减小,烟气侧传热系数和压降增大;最佳方案中的烟气流速为1.54m/s时,单位换热量换热器总费用约为常压空气燃烧下的60%,烟气侧压降为582.65Pa,烟道截面积仅为常压空气燃烧下的7.8%.     

增压富氧气氛下锅炉高温对流受热面的优化及其换热特性研究

以某300MW燃煤机组为例,运用Aspen Plus软件确定煤粉在增压富氧(CO2与O2体积比为70∶30,压力为1MPa)气氛下生成烟气的物性,采用Fluent软件,结合DO辐射模型,对高温再热器和高温过热器在不同烟气流速下的传热情况进行数值模拟,运用迭代法对其进行换热优化研究,分析优化后换热器参数的变化.结果表明:随着烟气流速的增大,优化后的高温再热器和高温过热器的对流传热系数逐渐增大,辐射传热系数逐渐减小,增压富氧气氛下高温再热器和高温过热器所需换热面积逐渐减小,且变化幅度变小;优化后换热器的烟道高度、烟道宽度、横向节距和管圈高度等尺寸参数均大幅减小,耗材量减少,但烟气压降大幅增大,厂用电耗增加.     

增压富氧燃烧烟气物性及对流传热系数的研究

增压富氧燃烧产生的烟气不能作为理想气体处理,为了计算增压富氧燃烧产生烟气的物性和对流传热系数,采用基于实际气体的三参数维里方程计算了增压条件下烟气的密度,通过剩余热容求解烟气的定压热容,并采用Chung等的方法解得烟气的动力黏度和导热系数.结果表明：与常压条件下相比,增压（6.0 MPa）下的烟气密度增大了约60倍,定压热容、动力黏度、导热系数变化及普朗特数变化不大;在相同的烟气流速下,烟气侧的对流传热系数提高了十几倍.     

增压富氧燃烧与捕集CO2电站的经济性分析

以300MW燃煤锅炉汽轮发电机组为研究对象,计算了其在6～8MPa压力下增压富氧燃烧的经济性,并与常压富氧燃烧下的经济性进行了对比分析．结果表明：由于系统压力的提高,烟气中水蒸气的凝结热得以回收,用于加热汽轮机低温凝结水,减少汽轮机抽汽,使汽轮机出力增加,电厂的毛输出功率接近320MW;增压富氧燃烧的空气深冷分离制氧（ASU）功耗大大增加,占毛输出功率的26％,而烟气压缩（CPU）的功耗大大降低,约为毛输出功率的0．2％;综合考虑电站其他辅机功耗后,6～8MPa下增压富氧燃烧的电厂净效率比常压富氧燃烧下提高了4．5％．与常压富氧燃烧发电机组相比,增压富氧燃烧在CO2的捕集、压缩液化与封存（CCS）技术中的经济性明显提高．     

富氧燃烧烟气焓温特性分析

针对富氧燃烧锅炉增加了尾部再循环烟气和空气分离单元抽取的氧气特点,比较了常规空气燃烧锅炉焓温表计算方法与富氧燃烧方式下焓温表计算内容的区别,分析了富氧燃烧锅炉循环烟气焓、分离氧气焓和炉膛进口热燃烧气焓随氧气的体积分数变化的特性,给出了富氧燃烧锅炉烟气焓温表的计算方法,为富氧锅炉热力计算提供了理论依据.     

高压O2/CO2气氛下煤焦理论计算研究

研究表明在6MPa压力,富氧浓度为30%的条件下的增压富氧燃烧的经济性可以达到最佳。在此气氛下用一个简单的燃烧模型对碳球燃烧的情况进行理论计算,与空气气氛下的燃烧情况作对比,得到增压富氧燃烧在煤粉的燃烧时间和对烟气捕集回收二氧化碳上的优越性。从而为增压富氧燃烧的进一步发展提供理论基础。     

增压富氧燃烧流化床炉内传热特性

建立了增压富氧燃烧流化床锅炉炉内传热模型.通过模型计算,分析了颗粒粒径、空隙率、床层温度及系统压力等因素对炉内传热特性的影响.结果表明：随着颗粒粒径增大,传热系数减小;随着空隙率增大,传热系数减小;随着温度升高,传热系数增大;随着压力升高,传热系数增大,但增加的幅度明显变小,说明当压力升高到一定程度时,继续升高压力对传热没有太大影响.     

不同O2/CO2比例气氛下富氧燃烧锅炉热力计算对比分析

采用富氧燃烧可以显著减少阻燃空气量以及烟气中非可燃气体含量,使得锅炉节能减排更加有效.不同的O2/CO2气氛下,富氧燃烧锅炉的燃烧状况随之变化,随着氧浓度的升高,炉膛内燃烧强度增强,理论燃烧温度升高,炉膛内辐射吸热量增加.介绍了富氧燃烧技术的基本特点,分析了不同O2/CO2比例气氛下富氧燃烧锅炉结构的不同,通过计算找到合适比例气氛下的富氧燃烧锅炉.     

富氧燃烧条件下锅炉燃料燃烧计算研究

以常规锅炉燃料燃烧计算方法为基础,对富氧燃烧锅炉的燃料燃烧计算方法展开研究。通过将富氧锅炉与常规锅炉的热力系统进行比较,建立了进行富氧锅炉燃料燃烧计算的基本模型。在此基础上首先提出了富氧燃烧条件下燃料所需理论助燃剂量和理论烟气量的计算方法,随后进行了考虑烟气再循环和不考虑烟气再循环2种条件下的实际烟气量的分析计算,其中包括各种烟气成分的体积量的计算,最后根据富氧燃烧锅炉热力系统的特点,推导出了富氧燃烧条件下烟气质量、烟气密度、飞灰质量浓度和烟气焓的计算公式。对富氧燃烧条件下锅炉的燃料燃烧计算进行了详细分析,为今后发展和完善富氧锅炉热力计算方法提供必要的理论基础。     

富氧燃烧锅炉炉膛内烟气辐射特性计算

用指统计窄带模型结合Mie氏散射理论计算了带有颗粒物的富氧燃烧锅炉炉膛内烟气的黑度,与逐线计算的富氧燃烧气体的黑度以及空燃时烟气黑度结果的比较表明,此方法可以准确地计算富氧燃烧条件下烟气的黑度,并计算了常规燃煤时颗粒物浓度下不同射线行程、不同烟气循环比、不同温度下富氧燃烧烟气的黑度。结果表明:颗粒物对烟气黑度的计算有较大影响;同时,由于富氧燃烧中CO_2和H_2O比例的增大,气体成分对燃烧产物的黑度也存在较大影响。本研究可为富氧燃烧锅炉的设计提供依据。