CFB密相区内颗粒横向扩散对燃烧的影响

循环流化床(CFB)床内燃料颗粒的扩散、混和，特别是复杂的密相区内的混和特性在很大程度上影响了燃烧状况，密相区颗粒横向扩散的规律，对于循环流化床的设计具有重要意义，在循环流化床密相区颗粒横向扩散实验研究的基础上，总结了密相区内颗粒横向扩散系数的经验公式，以此为基础，研究了密相区内碳的分布规律，并建立了相应的燃烧模型，模型包括两个子模型，即密相区二维流动及燃烧子模型、稀相区一维流动及燃烧子模型。通过模型定性模拟了流化风速、给料点布置对床内燃烧的影响，有效地反映了实际情况，并确认了将密相区颗粒横向扩散规律引入现有循环流化床燃烧模型的重要意义。     

CFB锅炉大型化气固流动非均匀性研究进展

循环流化床(CFB)锅炉大型化发展的必然结果是炉膛截面尺寸和并联回路的增加,流化床锅炉炉内燃烧和传热过程很大程度上取决于炉内气固流动特性,因此横向气固流动均匀性对锅炉的安全运行具有重要影响。笔者从静态和动态2个方面分析了大型CFB锅炉气固流动横向非均匀性问题。静态非均匀性问题包括布风均匀性和并联回路引起的气固流量沿截面的偏差以及各回路流量分配偏差,在稳定运行条件下不随时间变化。分离器的阻力特性是分离器的重要特性参数,在相同气相流量下,固体颗粒浓度对分离器压降的影响是非单调的,分离器压降随固体颗粒浓度的增加先减小后缓慢增加,理论上并联回路控制方程的解存在多值性,因此多回路并联条件下各分离器循环流率存在偏差。CFB锅炉炉内悬吊屏影响颗粒局部浓度分布,进而影响各分离器固体颗粒循环流率的分配。分离器出口烟道的形式对分离器气固两相的流量分配存在不容忽视的影响。在布风均匀性方面,两侧进风和后墙进风方式均会引起风室不同程度的布风不均。大型CFB锅炉在低负荷运行过程中,存在炉膛两侧床压大幅长周期波动的现象,该现象即为动态气固流动横向非均匀性问题,其产生的主要原因是大截面的布风系统,一次风降低导致的布风失稳以及多回路并联的不均匀性。横向波动数学模型主要是基于气固两相流系统横向波动固有频率的假设,当扰动接近系统固有频率时,会产生较大幅度的横向波动。目前动态非均匀性问题还缺少实验室尺度的深入系统研究,相关机理仍较模糊,是气固流动非均匀性问题的主要研究方向,同时布风不均和密相区气固流动的耦合作用还有待进一步研究。     

循环流化床锅炉筑炉过程中存在问题及解决措施

按循环流化床（CFB）锅炉炉墙设计结构，可分为点火风道、炉底水冷风室、炉膛下部密相区、炉膛出口区域、旋风分离器入口烟道、旋风分离器、回料器、旋风分离器出口烟道及尾部竖井炉墙等区域。锅炉的总体特征为结构复杂、工程量大、     

循环床锅炉燃烧份额分布的实验研究和理论分析

在循环流化床锅炉小型实验台上,研究了床温、过量空气系数、一二次风比例和煤种等因素对燃烧份额分布的影响,证实了循环流化床锅炉密相区处于欠氧燃烧状态,并且密相区产生的一氧化碳和部分挥发分被带到了稀相区进行燃烧。从流动和燃烧角度对实验结果进行了分析,并从密相区气固两相流行为出发,解释了循环流化床锅炉不同于鼓泡床的一些技术特点。     

运行参数变化对水煤浆流化燃烧过程的影响

为了深入了解水煤浆流化燃烧过程的规律,以"小室"为基础,结合流化床内气固两相流动及传热、水煤浆燃料的热解、挥发分及焦炭燃烧、污染物生成等子模型,建立了水煤浆在流化床锅炉中燃烧的综合数学模型。分析了当水煤浆流化燃烧装置锅炉负荷、过量空气系数及燃料中的挥发分份额等参数发生变化时炉内有关参数沿炉膛高度方向的变化规律。研究结果表明,与燃煤流化床锅炉相比,水煤浆燃烧锅炉炉膛底部的温度明显较低。另外,锅炉负荷越大,炉内温度越高,燃烧条件越好;过量空气系数对燃烧的影响并不是单调变化关系;煤种挥发分越高越有利于燃料的燃烧。     

330 MW亚临界CFB锅炉烟气再循环深度调峰运行性能研究

为了消纳新能源上网,循环流化床(CFB)锅炉机组利用自有调峰能力强特点,参与深度调峰灵活性运行。但超低负荷运行时,受密相区流化安全约束,一次风总量无法持续下降,从而破坏了固有的一、二次风分级还原特性,导致更多的NOx生成。同时,炉膛出口温度远低于选择性非催化还原(SNCR)温度窗口,导致设置在分离器内的脱硝系统效率下降。烟气再循环技术是一种适合CFB锅炉低负荷运行的NOx控制技术,介绍了330 MW亚临界CFB锅炉机组烟气再循环改造前后的运行性能对比,结果表明,在超低负荷条件下,采用烟气再循环技术能在维持密相区流化安全的同时,显著降低一次风量,强化密相区还原氛围,同时降低密相区温度,延迟炉膛内燃烧,显著提高炉膛出口烟温,有效避免了分离器内SNCR脱硝效率的降低。并针对烟气再循环系统内的腐蚀提出了合理的运行控制策略。     

循环流化床锅炉床温动态简化模型

在分析了循环流化床锅炉床温动态特性的基础上,将循环流化床锅炉沿着炉膛高度方向分为密相区和稀相区2个部分,各个部分集中参数化,分别对2个部分进行氧浓度、床料质量、残碳质量以及总能量进行衡算,提出了以给煤、一次风、二次风以及排渣为操作变量的床温动态简化模型.最后采用MATLAB 6.5软件对所建方程进行求解仿真,结果证实了该模型的正确性.     

循环流化床锅炉节能增效改造总结

<正>0前言山东阳煤恒通化工股份有限公司热电厂现有2台高温高压、自然循环流化床锅炉,额定蒸发量240t/h,额定蒸汽压力9.8 MPa,额定蒸汽温度540℃,设计给水温度215℃,排烟温度140℃,热效率86.0%~90.5%。锅炉炉膛为膜式水冷壁结构,截面尺寸5 280mm×10 240mm,由膜式水冷壁、高温旋风分离器、返料器、流化床组成循环燃烧系统。过热器分三级布置,分别是低温过热     

油页岩循环流化床燃烧室密相区物料颗粒与燃烧特性

在 65t/h油页岩循环流化床锅炉上进行了燃烧室密相区物料特性与燃烧特性的工业试验。得到了极具片状结构特点的油页岩颗粒特性 ,经燃烧破碎磨损后的密相区床料和循环物料的颗粒特性与燃烧特性及相应的锅炉运行参数。试验结果对油页岩循环流化床锅炉的放大设计与运行调节具有一定的参考价值。同时为进一步建立油页岩循环流化床燃烧室密相区的流动、燃烧、传热、磨损、扬析与夹带模型奠定了基础。     

600MW超临界对冲锅炉分级燃烧特性

为研究超临界燃煤锅炉的燃烧特性,针对600 MW对冲旋流燃烧锅炉,利用CFD(computational fluid dynamics)数值仿真软件研究了分级燃烧超临界锅炉内速度分布、颗粒轨迹分布、温度分布、组分分布特性及NO_x释放规律。采用标准k-ε模型和拉格朗日随机轨道模型模拟气相湍流流动和气固两相流动;对于固体燃料,借助离散相模型,同时采用非预混燃烧模型模拟煤粉在炉内的燃烧过程;对流项采用二阶迎风格式获得更加精确的物理解;考虑到锅炉炉膛温度高、辐射换热量大,采用P1辐射模型计算气-气和气-固之间的辐射换热量;对锅炉壁面附近区域的流动传热计算采用标准壁面函数法,节省内存和计算时间。结果表明:分级对冲燃烧锅炉截面速度呈对称分布,气流充满度好,燃烧稳定;旋流燃烧的方式使炉内出现回流区,加强了炉内气流与煤粉颗粒之间的扰动,强化了传热传质,同时延长了煤粉颗粒在炉内的停留时间;煤粉颗粒的直径影响着煤粉在炉内的燃烧过程,粒径越小,煤粉颗粒在炉内的停留时间越短,影响燃料的燃烧燃尽和锅炉效率,但粒径过大,煤粉颗粒在自身重力作用下落入冷灰斗,影响锅炉的正常安全运行,因此,合适的粒径对炉内燃烧过程十分重要;沿炉膛高度方向,炉内烟气平均温度先上升后下降,在燃尽区补充燃尽风使温度小幅降低,到达炉膛出口截面烟气平均温度约为1 100 K;炉内各组分分布规律为:X=11. 093 5 m截面,沿炉膛高度方向,O_2体积分数先上升后下降,CO_2体积分数逐渐升高,CO体积分数先上升后下降;分级燃烧使炉内NO_x生成量整体下降,炉膛出口NO_x浓度约为385. 14 mg/m~3。     

六回路环形炉膛循环流化床试验研究

针对大型循环流化床锅炉存在的二次风穿透不佳、受热面布置困难等问题,提出了适用于600 MW等级及以上超(超)临界循环流化床锅炉的炉型——六回路环形炉膛循环流化床,并进行冷态试验研究,考查环形炉膛内气固流动特性和六回路间循环流率分布特性。结果表明:颗粒浓度沿环形炉膛高度的分布与矩形单炉膛相似,呈下浓上稀的指数型分布;随着流化速度的增大,炉膛下部密相区颗粒浓度减小,炉膛中上部和出口区域的颗粒浓度增大,各回路的循环流率均明显增大;随着静止料层高度的增大,整个炉膛高度的颗粒浓度都增大且高度越高处增幅越小;流化速度较低时循环流率不因静止料层高度的增大而变化,流化速度较高时循环流率随静止料层高度增大而稍有增大;六回路间循环流率的分布较均匀,设计工况下循环流率的相对偏差为4.5%;环形炉膛内环长边壁面悬吊屏对循环流率的大小和分布影响较小。     

循环流化床锅炉床温及床压的控制

0　前　言循环流化床锅炉 (后称 CFB锅炉 )与常规煤粉炉相比 ,汽水一侧的控制基本相同 ,但床温及床压的控制不同。CFB锅炉的炉膛类似于一个低温的化学反应器 ,一般将密相区物料温度控制在 850～ 90 0℃ ,这是最佳脱硫、脱硝温度 ,床温过低使锅炉燃烧效率下降 ,床温过高则会造成 NOx 及 SOx 排放增多 ,污染环境 ,甚至造成床料结焦 ,影响设备安全运行。1　床温影响因素1 .1　设计因素炉膛传热计算方法不准确 ,没有考虑宽筛分床料的特性 ,导致计算偏差大 ,炉内受热面配置不合理。1 .2　运行因素锅炉的实际运行条件往往同设计不一致 ,尤其是…     

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     

基于Aspen Plus的超超临界循环流化床锅炉的性能计算及分析

循环流化床发电技术以其特有的优势,得到了迅速发展和广泛应用。近年来,为了实现超低排放和超低能耗,大型化与高参数化的超超临界循环流化床锅炉(CFB)的设计研究成为我国洁净煤发电技术的主要发展方向。目前超超临界发电机组的基础理论与设计计算还不完善,因此对于其运行模拟以及在运行条件变化时锅炉主要参数的预测尤为重要。Aspen Plus能够对复杂的化工过程进行精细的稳态模拟和流程设计,基于Aspen Plus软件提供的内置模块和FORTRAN编译器的外部子程序,建立了660 MW超超临界CFB锅炉燃烧室煤解耦燃烧过程模拟模型,主要包括煤的等效热解模型、简约解耦燃烧模型、分离器、外置床及尾部烟道低温过热器、低温再热器模型。依据所建立的稳态模型,可模拟计算660 MW超超临界循环流化床锅炉在满负荷工况(B-MCR)下锅炉性能,得到其各处主要温度的计算结果,分析燃烧室中密相区和疏相区的气体组分浓度,并且预测了循环流化床燃烧室运行参数一次风配比对密相区组分CO2、CO和SO2浓度的影响以及过量空气系数对排烟气体组分SO2、SO3、NO和N2O浓度的影响。同时,利用该模型计算了过量空气系数和改变一次返料比例对中温过热器、低温过热器出口汽温和低温再热器、省煤器出口烟温的影响。在660 MW超超临界循环流化床锅炉的设计研究上,为降低污染物排放、减少锅炉热损失和提高锅炉效率提供了参考依据。     

增压流化床燃煤锅炉数学模型

以某 6 0t·h^-1增压流化床锅炉为对象 ,建立了动态数学模型 .模型采用了分小室和分段结合的离散化方法 ,以反映沿炉膛高度方向上温度的分布特性 ;通过描述密相床内不同相区间的气体交换现象 ,使得模型能够模拟氧气通过气泡短路通过密相床的现象 ;以动态固体质量平衡、氧质量平衡、碳质量平衡和总体能量平衡为主体建立动态数学模型 .模型稳态计算结果与实际电厂的运行数据对比 ,表明模型具有一定的定量准确性 .文中最后对快排床料的动态过程进行了仿真和分析 ,结果表明所建模型可以模拟“快加快排”这种增压流化床特有的变负荷方式 ,也较为本质地反映了增压流化床的燃烧机制     

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。     

循环流化床超低NOx与SO2排放技术研究进展

因固有的低污染物排放控制成本优势,循环流化床(CFB)锅炉已成为商业化程度最好的洁净煤燃烧技术之一。随着超低排放标准的提出,CFB燃烧技术也面临巨大挑战。为满足超低排放标准,通常要使用烟气净化处理装置,导致CFB锅炉污染控制成本显著增加。如何低成本实现CFB锅炉NO_x与SO_2原始超低排放成为关注焦点。系统论述了现有CFB超低NO_x和SO_2排放技术、最新开发的CFB超低NO_x燃烧技术、炉内CFB超低SO_2排放技术和CFB超低NO_x、SO_2协同控制技术等。研究表明:开发高效分离器不仅可提升CFB燃烧效率,也是保证超细石灰石高效脱硫的前提,分离器效率越高,CFB燃烧效率和超细石灰石脱硫效率越高;随着循环流化床锅炉的大型化发展,炉膛截面越来越大,如何实现超细石灰石在大型炉膛内横向的均匀混合成为第1个技术难点;控制单一气体使其满足超低排放的技术相对成熟,但如何协同控制NO_x和SO_2使之满足超低排放标准成为第2个技术难点;现阶段CFB炉内超低排放技术仅针对某些特定的燃料可达到超低排放,针对其他常规燃料,NO_x和SO_2能否达到超低排放仍需要进一步深入研究。     

流化床分布板区、鼓泡区和稀相区颗粒的行为

前言近年来,在流态化各领域工作的人们愈来愈感到解释流化床反应器中颗粒行为的奥秘是十分必要的。流化床燃烧器的燃烧效率及 NO_x 和 SO_x 的散发与稀相区颗粒的行为密切相关。混合与分级极大地影响煤在稀相区和床层中燃烧速度的比率。同时,分级也是影响煤气化的一个重要因素。在设计大型流态化锅炉时,应力求增加横向混合以减少加煤点。为避免结焦,流     

循环流化床锅炉燃烧系统动态数学模型与仿真

对循环流化床锅炉燃烧系统建立了动态数学模型,仿真了在参数和变动下锅炉的动态特性,模型沿气体和因体的主要流动方向将流化床系统划分成连续的一系列小室,在小室内对各物质建立了质量和能量的非稳态方程。同时,模型考虑了气固两相流动,煤颗粒燃烧,ＳＯｘ和ＮＯｘ的生成与还原反应及受热面上的热传递。针对一３５ｔ／ｈ循环流化床锅炉进行了动态仿真计算,仿真了给煤量降低及突然断煤事故。计算结果表明所建立的模型可以准确反     

410t/h循环流化床锅炉燃烧调整试验

针对国内A电厂410 t/h循环流化床(CFB)锅炉灰渣含碳量偏高、运行稳定性较差等问题,对锅炉一次风量、返料风量、入炉煤粒度等主要运行参数进行优化调整,探索锅炉最佳运行参数组合。结果表明:入炉煤粒度偏细,中位径仅约为1 037.97μm,锅炉底渣中位径仅为375.64μm,表明入炉煤的成灰特性较好;炉膛上部灰浓度差压值高达约2.5 kPa,表明炉内细颗粒组分偏多,循环灰量受到一次风量的影响波动较大。为保证锅炉返料的稳定运行,控制穿过布风板的一次风量仅约为102 300 m3/h,远低于设计值183 000 m3/h,较同类型机组严重偏低。过低的一次流化风量使密相区燃烧缺氧严重,是引起灰渣含碳量偏高的主要原因。此外过低的一次风量,致使布风板阻力仅为2.1 kPa。与同类型锅炉布风板的阻力相比,布风板阻力偏小,造成锅炉局部流化不良、温度分布不均匀等。建议合理调节入炉煤粒度,控制其中位径在2 000～3 000μm,优化炉内灰浓度分布,提高一次运行风量,可有效提高锅炉燃烧效率。