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。     

常村矿煤泥水煤浆的燃烧实验研究

通过在卧式圆筒形燃烧炉上对煤泥水煤浆进行试烧实验，研究煤泥水煤浆的着火、燃烧、结渣以及污染物排放等规律，测试配风参数、火焰温度、炉膛出口温度和飞灰含碳量等特性参数，摸索低挥发分（Vad=14．82％）煤泥水煤浆的着火稳燃技术措施。实验结果表明，常村这种低挥发分煤泥水煤浆能在工业炉内正常着火和稳定燃烧，最高燃烧温度能达到1500℃以上，燃烧效率97．22％；由于此种水煤浆燃烧温度较高，设计锅炉时应考虑采取降低NOx和防止结渣措施。     

以煤焦混合物为燃料的循环流化床锅炉SO2排放特性

在工业运行的410 t·h^-1循环流化床锅炉上进行烟煤、70％烟煤＋30％石油焦和50％无烟煤＋50％石油焦的燃烧试验,研究了运行参数对SO₂排放特性的影响。结果表明,3种燃料均能达到良好的燃烧效果,炉内温度场分布均匀。在相同燃烧条件下,不同燃料SO₂排放量与其中的含硫量呈正相关关系。SO₂排放量随温度的升高先减小后增大,存在最佳脱硫温度;随钙硫比的增大而减小;随过量空气系数的增大而减小;随飞灰再循环量的增大而减小。对于不同种类的石灰石,大比表面积和高比孔容积的石灰石对SO₂有较好的脱除效果。考察了燃用不同燃料的最佳温度、钙硫比和过量空气系数,阐述了飞灰再循环和石灰石微观结构在循环流化床锅炉脱硫中的机理和作用,以期对循环流化床的设计和运行工作提供指导。     

混煤燃烧过程中的交互作用:过量空气系数对混煤燃尽特性的影响

在沉降炉上对无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤以及不同配比(25%、50%、75%)混煤开展了过量空气系数对混煤燃尽特性影响的实验研究。结果表明,混煤燃烧中挥发分高的煤对挥发分低的煤存在促进和抑制2种交互作用。"炉外"掺烧方式下,低挥发分煤与高挥发分煤掺混时,抢风抑制作用表现明显;尤其是掺烧75%高挥发分煤时,抢风抑制作用最为显著;提高过量空气系数可以改善贫氧气氛,减弱混煤燃烧中的抢风抑制作用,提高混煤燃尽率。"炉内"掺烧方式下,过量空气系数的增加,交互作用减弱,各单煤的燃烧独立性增强,混煤燃尽率逐渐接近计算线性燃尽率。     

循环流化床锅炉炉膛受热面的磨损分析

循环流化床锅炉以炉内、外循环相结合的方式燃烧,燃料处于流化状态。燃料适应范围广,多以低热值煤泥、煤矸石、混煤等作为燃料提供热量,燃料颗粒度大,通常d50约为8mm。炉膛受热面的磨损是影响循环流化床锅炉的寿命、长周期运行的重要因素之一。本文以某300MW/h循环流化床锅炉为例,从磨损机理出发,以炉膛内部燃料的运动形式分析各区域的磨损,同时对类似区域的磨损进行比较,得出最优的防磨方式。     

100t/d气化飞灰预热燃烧锅炉设计与运行

煤气化技术是煤炭梯级利用的主要方式之一,近年来发展迅速、使用广泛。但煤气化过程无法将煤中的碳全部转化利用,煤经过气化后仍有部分可燃物残留在气化飞灰中。其中循环流化床煤气化产生的气化飞灰碳含量相对较高,低位发热量达12~25 MJ/kg,若能加以利用会显著提高碳的利用率。气化飞灰的挥发分极低,传统燃烧技术很难处理。为了实现气化飞灰的高效燃烧,并同时控制燃烧的NO_x排放水平,提出并发展了预热燃烧技术。该技术将气化飞灰在流化床预热燃烧器中进行预热,在缺氧条件下通过化学反应产生热量将燃料自身预热至850~950℃并脱除部分燃料氮,再将预热后的燃料通入煤粉炉炉膛,在炉内通过分级配风实现高效低NO_x燃烧。针对一台采用预热燃烧技术的气化飞灰预热燃烧锅炉,开展调试和工程试验,通过考察预热燃烧器和炉膛内的温度分布和变化规律、气化飞灰的燃烧效率以及NO_x原始排放,研究气化飞灰的预热特性、预热后的高温气固混合燃料的燃烧特性和NO_x排放特性。结果表明,预热燃烧锅炉可以燃用挥发分3%的气化飞灰,锅炉运行稳定,气化飞灰燃烧效率可达98%以上,NO_x原始排放浓度最低可达261.94 mg/m~3,经脱硝处理能达到超低排放。预热燃烧锅炉实现了气化飞灰的高效低氮燃烧,证明了预热燃烧技术在超低挥发分燃料处理方面的可行性和技术先进性。     

300 MW四角切圆锅炉低负荷下燃烧特性数值模拟研究

随着环保标准提高,电站锅炉NO_x排放量控制日益严格。低氮改造可以有效降低NO_x生成,而对于改造后低负荷下炉内燃烧特性研究有限。对某电厂低氮改造后的一台300 MW四角切圆煤粉锅炉进行了低负荷下多工况燃烧特性的数值模拟,研究了过量空气系数、燃尽风量和一次风喷口给煤量对炉内速度场、温度场、组分浓度场的影响。通过改进网格系统,提高模拟结果的准确性。数值模拟结果和试验测量值偏差较小,说明其数值模拟结果可信。结果表明:随着过量空气系数的增加,炉内燃烧温度升高,还原性物质减少,NO_x排放量增加,当过量空气系数从1.20增加到1.30时,NO_x排放从221.12 mg/m~3增加到196.26 mg/m~3;随着燃尽风量增加,主燃区温度降低,燃尽区温度升高,主燃区温度的降低抑制了热力型NO_x的生成,NO_x排放量降低,当燃尽风量从20%增加到30%时,NO_x从231.21 mg/m~3降低到180.95 mg/m~3;一次风喷口给煤量变化对炉膛内温度场、组分浓度场和NO_x生成影响较小。     

35t/h煤粉锅炉综合技术改造

针对35t/h煤粉锅炉燃烧低挥发分无烟煤时，存在燃烧不稳定，锅炉热效率低，不能在额定负荷下长周期稳定运行等问题，采取增加炉膛高度，增加一组空气预热器，改进燃烧器等措施进行改造，改造后炉况明显好转。     

煤矸石及石煤循环流化床锅炉的设计

<正> 一、概述循环流化床燃烧是近十年发展起来的一项新的燃烧技术。在循环流化床锅炉炉膛中充满了燃烧着的气-固双相流,浓度沿流程呈有规律的变化。炉膛出口或某尾部受热面区段,未燃尽的固体物料被分离器从烟气流中分离出来,并由回送机构返送至炉膛,形成循环流化燃烧。在煤炭燃烧与利用技术中,循环流化床锅炉由于其燃料适应性广、低污染燃烧并满足环保要求、锅炉燃烧效率高而引起行业的高度关注。循环流化床燃烧是在流化床燃烧的基础     

生物质流化床腐蚀特性及抑制方法综述

生物质燃料具有水分、挥发分、碱金属含量较高、热值偏低的特点,适合流化床燃烧应用,但在燃烧过程中挥发出的碱金属和Cl元素在一定温度下会对流化床锅炉安全经济运行造成威胁,如Cl元素的挥发容易导致受热面腐蚀。其腐蚀类型可分为气相腐蚀、液相腐蚀和固相腐蚀,腐蚀程度主要受到燃料成分、温度的影响。本文针对生物质循环流化床锅炉受热面发生腐蚀的关键因素Cl成分,阐述了生物质循环流化床锅炉发生腐蚀现象的机理,根据工程实践,指出了实际锅炉发生腐蚀的现象及工程应对方法,并提出防止腐蚀可以在生物质燃料预处理、炉膛密相区附近增加二次风管、改变过热器受热面布置方式、加入特定成分添加剂以及受热面材质选择等方面进行突破,以期为生物质循环流化床锅炉的高可靠性运行提供指导。     

A framework of hybrid model development with identification of plant-model mismatch

Hybrid modeling has attracted increasing attention in order to take advantage of the additional data to improve process understanding. Current practice often adopts mechanistic models to predict process behaviors. These mechanistic models are based on physical understandings and experimental studies, but they sometimes lead to plant-model mismatch (PMM) as they may be inaccurate to fully describe real processes. Black-box models can serve as an alternative, but they often suffer from poor generalization and interpretability. To combine the two techniques, hybrid models are developed to make use of process data while maintaining a degree of physical understanding. In this work, we implement a framework of identification of PMM using partial correlation coefficient and mutual information, followed by introducing and comparing serial, parallel, and combined structures of hybrid models. The framework is applied and tested with a simulated reactor model and two pharmaceutical unit operation case studies.     

Derivation of a control oriented low order model of the dynamics of an infrared oven for the continuous drying of a thin sheet of material

A model consisting of three partial non-linear differential equations for describing the humidity and temperature of a thin sheet of material and of the temperature of the air flow as a function of time and position in an infrared dryer was reduced to a model more adaptable to direct digital control. To begin with the original model was discretized along the length of the dryer and then linearized. Models of orders ranging from 12 to 72 were analyzed for controllability and observability. Using Moore's method, the models thus obtained were further reduced to a controllable state space model of order 5 that produced satisfactory results and for which stability was preserved. Simulated open loop responses of the reduced model to discrete perturbations in emitter electrical power, inlet humidity and velocity of the web, produced satisfactory dynamic and steady-state responses when compared to responses of the original model subjected to similar perturbations. The steady-state responses showed absolute errors for humidity and temperature of the web less than 1.3% [g water/100 g] and 2.2°C, respectively.     

磁滞模型研究进展

简述了磁滞以及更具一般性的材料滞回特性的主要特征。给出了常见滞回模型的性能对比和分析。重点介绍了磁性材料中常用的Jiles—Atheron模型、Preisach模型、斯通纳-沃尔法斯模型的概念和应用情况,特别是面对新材料磁滞特征模拟时它们的主要问题以及研究的进展情况。     

三元催化转化器数学模型的发展研究

介绍了三元催化转化器的结构及工作原理,论述了目前开发出的催化转化器的各种数学模型,包括温度模型,二维模型,多维模型,及动力学模型等。对今后催化转化器数学模型的研究方向做了展望。     

页岩气吸附模型的研究进展

为了更好地拟合页岩气吸附实验,研究了经典的langmuir模型,发现其局限性。为了弥补langmuir模型的局限性,相继列举了数个页岩气吸附模型如EL模型、双langmuir模型、BET模型和D-R模型等,各个模型都有其优势与不足。我们需要根据特定的条件,选择合适的页岩气吸附模型才能更精准地拟合页岩气吸附实验。     

电解质NRTL模型的发展及应用

综述了电解质NRTL模型从最初的用于处理单一电解质、单一溶剂体系的两贡献模型发展成为能处理多电解质组分、混合溶剂体系的热力学模型，介绍了模型在电解质溶液相平衡计算中的应用。最后指出了此模型的优缺点和模型参数的发展方向。     

规整填料波纹结构上的二维两相流模拟方法

规整填料是由规则排列的波纹板组成的。液相是沿着波纹板壁面往下流动,而气相则是在波纹板之间形成的通道内与液相呈并流或逆流的状态。因此,气液两相的水力学特性决定着填料塔的操作弹性和质量传递效率。波纹板上的液膜流动状态因在很多应用领域都发挥作用而备受关注。本文从物理建模、自由界面处理方法、表面张力模型以及湍流模型等方面对规整填料波纹板上的二维液膜数值模拟方法作了详细的陈述,并且对该领域的研究现状作了进一步分析和总结。     

煤化学结构模型研究进展及应用

为了解煤结构与反应性之间的关系,论述了褐煤、次烟煤、烟煤、无烟煤的典型化学结构模型,分析了煤的化学结构模型在煤热解、煤气化、煤液化、煤自燃及煤的溶剂溶胀性中的应用。煤的化学结构模型有助于在分子水平上研究煤反应过程中的反应路径和反应机理。煤结构模拟的方法能够有效捕获煤热解过程中化学键的生成和断裂行为,解释煤气化反应机理,有效检测或捕获煤液化时生成的不稳定自由基,从微观方面分析影响煤自燃的因素,达到预防煤炭自燃的目的。     

多层次结构模型预测控制系统的层次间模型切换方法

引言实际的工业过程对象,大部分都呈现出很强的非线性特性,其控制过程十分复杂。虽然近年来,对非线性技术的研究已经取得了很多的成果。但是非线性系统精确建模困难[1]、非线性微分方程求解     

加氢裂化反应动力学模型研究及应用进展

加氢裂化技术在石化行业中的地位已举足轻重。为深入了解加氢裂化反应规律、优化工业装置运行工艺条件和产品分布,实现炼化企业智能化和效益最大化的目标,科研人员对加氢裂化反应动力学模型做了广泛的研究。对加氢裂化反应动力学模型相关研究及应用进展做了综述,介绍了加氢裂化反应动力学模型研究历程,研究目标从初期简易宏观的关联模型发展为按馏程或其他生产方案需求划分的传统、连续集总模型,再进一步发展为复杂微观的分子集总模型;概述了不同加氢裂化反应动力学模型的应用情况,突出说明了传统集总模型的工业实用性和分子集总模型原料、产品适用性;指出有效地将关联、集总模型（尤其是分子集总）结合利用,开发一种全面的混合动力学模型,将是未来加氢裂化以及其他石油加工过程反应动力学模型研究中极具意义和挑战的工作。