350MW循环流化床锅炉变负荷过程中污染物排放研究

本文基于MATLAB/Simulink平台,针对某350 MW循环流化床（CFB）锅炉,通过建立脱硫脱硝数学模型以及CFB锅炉流动、传热、燃烧整体数学模型,对CFB锅炉炉内生成的SO2和NOx进行了数值模拟研究,给出了变负荷过程中,炉内污染物生成的变化情况,并分析了钙硫摩尔比、一二次风配比以及上下二次风配比等参量变化对炉内原始SO2、NOx排放质量浓度的影响。仿真结果表明:1）增加钙硫摩尔比可以快速降低SO2排放,降负荷时,当钙硫摩尔比从2.0升高到2.2时,SO2排放质量浓度即可降低到降负荷之前的质量浓度水平;2）降低一二次风配比可以有效降低SO2和NOx排放,升负荷时,当一次风比从48%降低到42%时,NOx排放质量浓度降低到低于升负荷之前的水平,降负荷时,当一次风比从48%降低到45%时,SO2排放质量浓度即可降至降负荷之前的水平;3）增加上下二次风配比可以降低NOx排放,但会导致SO2排放质量浓度升高,所以在增加上下二次风配比调节NOx排放的同时需增加钙硫摩尔比来控制SO2排放。     

基于超细粉再燃的旋流燃烧锅炉低NO_x排放优化模拟

为满足超低排放要求,针对东方锅炉股份有限公司1 000 MW机组旋流燃烧锅炉,提出了基于超细粉再燃的低NO_x排放技术思路。利用CFD软件平台,对10种不同超细粉再燃方案下炉内燃烧情况及NO_x排放特性进行了数值模拟,并对主、再燃区过量空气系数、再燃燃料喷入方式、一二次风配比等方面调整所产生的影响进行了分析。结果表明,主、再燃区过量空气系数分别为1.0、0.8,将最上层两侧燃烧器作为再燃燃料喷口,一二次风比维持设计值时,能取得较好的NO_x脱除效果,炉膛出口NO_x质量浓度降至247.4 mg/m3,相对于既有设计方案的300 mg/m3降低18%左右。该结果证明了超细粉再燃在大容量对冲燃烧锅炉上降低NO_x排放的有效性。     

2台国产300MW循环流化床锅炉混煤掺烧及性能试验对比

以新投产的2台国产300MW循环流化床(CFB)锅炉为研究对象,对混煤掺烧,钙硫摩尔比以及负荷变化对脱硫效率、SO2和NOx排放特性的影响进行了试验研究。结果表明:在混煤掺烧中,随着煤质热值的降低,锅炉热效率呈降低趋势;随着钙硫摩尔比的提高,脱硫效率呈增大趋势,但钙硫摩尔比超过3.0后,脱硫效率变化不大,同时SO2呈降低趋势,NOx排放浓度呈增大趋势;锅炉在80%负荷时,锅炉热效率最高,随着负荷的降低,SO2和NOx排放浓度均呈降低趋势。     

超临界350 MW机组CFB锅炉脱硫脱硝经济性分析

神华神东山西河曲发电有限公司(河曲CFB电厂)超临界350 MW机组循环流化床(CFB)锅炉超低排放技术路线为炉内高效脱硫抑氮+选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术+炉外烟气循环流化床法脱硫工艺。通过现场试验,验证了床层温度、运行氧量和炉内钙硫摩尔比等运行参数对炉膛出口NO_x、SO_2排放的影响规律,以及向CFB锅炉内加入石灰石和设置前置电除尘器对脱硫脱硝运行经济性的影响。结果表明:可通过试验调整运行参数,控制炉外脱硫塔入口SO_2质量浓度,综合比较锅炉热效率、炉内喷钙系统石灰石消耗量、脱硝系统尿素消耗量和炉后脱硫系统Ca(OH)_2消耗量,选取最佳运行参数,实现燃烧效率和炉内脱硫、脱硝系统运行经济性最优;炉外脱硫系统前设置前置电除尘器,经济性更佳。该结论为采用烟气循环流化床法脱硫工艺的新建机组和实施超低排放改造的大型CFB锅炉提供了参考。     

350 MW超临界CFB脱硫脱硝一体化协同控制技术研究

对350 MW超临界CFB锅炉进行燃烧调整试验,研究炉前喷钙系统的石灰石输入量与NO_x原始排放的关系,并绘制石灰石输入量与NO_x原始排放的关系曲线。基于试验结论,通过调整炉内石灰石的用量,控制进入脱硫塔原烟气SO_2质量浓度,实现炉内喷钙系统、SNCR脱硝系统、尾部湿法脱硫系统的合理化匹配,获得最佳经济效益。     

300 MW机组CFB锅炉超低排放两级联合脱硫匹配方式试验

为提高SO2超低排放的经济性,在300 MW机组循环流化床(CFB)锅炉上进行了炉内干法与烟气半干法联合脱硫的匹配方式试验研究。结果表明:随着锅炉负荷的上升,炉内干法脱硫逐渐偏离了高效脱硫区间,相同脱硫效率下钙硫摩尔比升高,石灰石利用率下降;而锅炉负荷上升,逐渐到达了烟气半干法脱硫的高效脱硫区间,相同脱硫效率时钙硫摩尔比降低,消石灰利用率升高;试验范围内,两级脱硫整体脱硫效率可稳定达到99%以上,烟气半干法脱硫效率可稳定达到95%以上,多参数协调匹配比仅将SO2排放值作为单一参数匹配具有更高的经济性。CFB锅炉采用炉内干法与烟气半干法联合脱硫可实现SO2的超低排放,并具有良好的稳定性和调节灵活性。     

CFB锅炉采用ROFA+Rotamix技术降低SO_2和NO_x排放的应用研究

大连泰山热电有限公司锅炉采用炉内添加石灰石的方式进行脱硫,脱硫效率很低,未设脱硝设备,排放烟气中SO_2和NO_x浓度达不到国家环保排放要求。经研究决定采用ROFA+Rotamix技术降低SO_2和NO_x排放浓度。改造后,锅炉带负荷能力不变,着火稳定,燃烧完全,炉内温度场及热负荷分布均匀,经测试SO_2排放浓度在200 mg/Nm~3以内,NO_x排放浓度在100 mg/Nm~3以内,满足《火电厂大气污染物排放标准》要求。     

最小二乘支持向量机联合改进果蝇优化算法的CFB锅炉燃烧优化

针对电厂循环流化床(CFB)锅炉降低污染物排放和提高锅炉燃烧效率的问题,本文首先应用最小二乘支持向量机(LS-SVM)建立了锅炉效率、NO_x和SO_2排放特性的软测量模型,并对比了LS-SVM和BP神经网络模型的性能;然后基于LS-SVM建立的模型,提出了3种优化策略,采用改进果蝇优化算法(MFOA)在一定范围内对CFB锅炉运行工况的可调参数进行优化。结果表明:LS-SVM模型与BP神经网络模型相比,训练时间较短,预测精度较高,泛化能力较强;CFB锅炉效率最多提高了0.61%,NO_x和SO_2排放质量浓度最多降低了7.88%和18.13%。     

基于燃烧优化的CFB锅炉最优静态调节特性研究

目前,循环流化床(CFB)机组自动发电控制(AGC)一直处于动荡调节过程之中,致使各调节机构动作频繁,这主要是由于对CFB锅炉燃烧系统各调节量随负荷的变化规律(即静态特性)不明所致。因此,根据CFB锅炉的容量、结构、分离器性能、脱硫效率等,通过调节给煤粒度分布、床压降和一二次风比,获得最优物料质量浓度分布,并降低底渣含碳量和飞灰含碳量,然后建立炉内热量平衡、物料平衡和碳量平衡方程,采用牛顿法求解非线性方程组,获得CFB锅炉在不同负荷下燃用不同煤质及其在不同给煤粒度分布下的静态调节特性,确定CFB锅炉优化运行时的燃料量、一次风量、二次风量、石灰石量和排渣量等最佳调节量,将其作为CFB锅炉燃烧调节设定值,可实现CFB锅炉燃烧解耦控制。     

超临界600 MW机组CFB锅炉NOx排放分布特性实炉试验

为了进一步研究循环流化床（CFB）锅炉NOx排放分布特性及变化规律,有针对性地进行设计优化、技术改造及运行调整等,本文在某台超临界600 MW机组CFB锅炉上进行了NOx排放分布特性实炉试验,得到了锅炉炉膛、分离器等部位NOx质量浓度的分布及变化规律,提供了炉内复杂气氛条件下NOx排放的基础数据,并提出了合理控制运行风量及给煤量,优化一、二次风配比,提高二次风口位置,以及采用烟气再循环和低过量空气系数运行等降低NOx原始排放质量浓度的技术措施,可为大型CFB锅炉设计、改进及运行等提供参考。     

四角切圆锅炉炉内燃烧数值模拟

为了研究不同负荷下炉内燃烧及污染物排放情况,基于Fluent软件对某台350MW四角切圆燃烧锅炉进行数值模拟,分析随着锅炉负荷的变化,炉内的流场、温度场、组分分布及污染物NO_x质量浓度分布。结果表明:炉内切圆明显,整个炉膛空间存在螺旋上升的流场;燃烧器区域温度最高,炉内温度随着炉膛高度增加而降低;随着负荷降低,炉内温度水平降低,30%额定负荷工况时炉内温度水平偏低,需要考虑炉内煤粉的引燃和稳燃问题;组分场分布与温度场有很大关系,高温区对应高CO浓度场和低CO_2浓度场;在炉膛高温区大量生成热力型NO_x,随着锅炉负荷降低,炉膛出口NO_x质量浓度逐渐降低。     

燃用福建无烟煤CFB锅炉二次风率和上下二次风比的工业型试验

为研究燃烧福建煤CFB锅炉的最佳经济运行数据,通过对DG75/3.82-11型CFB锅炉进行了工业热态试验,测试二次风率和上下二次风比变化对锅炉运行经济性和环保特性的影响,结果发现:⑴维持过量空气系数和上、下二次风门开度不变,随着二次风率的增加,飞灰含碳量先下降后缓慢上升,炉渣含碳量小幅增加,灰渣比逐步减少且减幅收窄,CO排放浓度先减低再缓慢升高但变化量不大,SO2排放浓度略有升高,NOx排放浓度降低并趋于稳定;⑵保持过量空气系数和二次风率不变,随着上下二次风比的增加,飞灰含碳量先降低后缓慢升高,炉渣含碳量略有上升,灰渣比减少,SO2排放浓度小幅上升,NOx排放浓度降低;⑶过量空气系数较大时,对应的飞灰含碳量和炉渣含碳量较低,灰渣比较小,SO2排放浓度较小,NOx排放浓度较大。试验表明:对于燃用福建无烟煤的CFB锅炉,存在最佳二次风率和最佳上下二次风比,可使飞灰含碳量、炉渣含碳量、灰渣比等参数最佳,CO排放浓度、NOx排放浓度和SO2排放浓度也在合理的范围内。并经运行实践证明:保持二次风率在0.39～0.44、过量空气系数在1.25～1.30、上下二次风比为1.0～1.2之间,CFB锅炉的运行经济性和环保特性均可得到有效的保证。     

CFB锅炉低氮燃烧改造对NO_x排放质量浓度的影响

对一台燃烧福建无烟煤的75t/h中温旋风分离CFB锅炉进行低氮燃烧改造,将布风板有效截面积由13.43m~2缩减为11.38m~2,二次风率从40%提高到45%。工业热态试验证明该低氮改造取得了良好的效果:NO_x排放质量浓度从210mg/m~3左右降低到180mg/m~3左右,可满足NO_x排放质量浓度200mg/m~3限值要求;机械不完全燃烧损失q4降低了0.3%~0.6%,CO排放质量浓度也有所降低,提高了CFB锅炉的运行经济性。     

220 t/h生物质循环流化床锅炉燃烧优化改造

针对220 t/h高温高压生物质循环流化床(CFB)锅炉设计燃料存在偏差、炉内气相燃烧不稳定、NO_x排放量偏高等问题,采取优化生物质燃料预处理及给料系统、深度分级燃烧改造、旋风分离器降阻提效等措施,降低NO_x排放量,提高锅炉运行效率。结果表明:改造取得了较好的效果,NO_x排放质量浓度可控制在100 mg/m~3以内,CO排放体积分数可控制在2×10~(-3)以内,锅炉热效率提升5.1百分点。     

CFB锅炉燃用福建无烟煤二次风特性试验

为了研究燃烧福建无烟煤CFB锅炉二次风特性,在1台DG75/3.82-11型CFB锅炉上进行了工业热态试验,测试二次风率和上下二次风比变化对锅炉运行经济性和环保特性的影响。试验表明,对于燃用福建无烟煤的CFB锅炉,存在最佳二次风率和最佳上下二次风比,可使飞灰含碳量、炉渣含碳量、灰渣比等参数最佳,CO排放浓度、NOx排放浓度和SO2排放浓度也在合理的范围内。多年的运行实践也证明,保持二次风率在0.39～0.44、过量空气系数在1.25～1.30、上下二次风比为1.0～1.2之间,CFB锅炉的运行经济性和环保特性均可得到有效的保证。     

四角切圆燃煤锅炉不同燃尽风量下的燃烧特性数值模拟

对某300 MW机组四角切圆燃煤锅炉进行燃尽风配风方式的数值模拟,将模拟结果与实际检测结果进行对比,验证了模型的准确性。模拟结果表明,炉内燃烧温度分布均匀,未出现火焰偏斜、冲墙等现象;在负荷一定的情况下增加燃尽风量,有利于降低排放的NO_x质量浓度;在高负荷下4台磨煤机运行时,应尽量开大上级燃尽风门开度,进一步降低NO_x质量浓度,而飞灰中碳质量分数和煤粉燃尽率等指标变化较小;在较低负荷下3台磨煤机运行时,在保证一定燃尽风量的条件下,应尽量运行下级燃尽风而停运上级燃尽风,不仅有利于维持较低的NO_x质量浓度,而且可以保证锅炉的燃烧效率。     

燃用褐煤的循环流化床锅炉排放及燃烧效率研究

在3 MW循环流化床锅炉(CFB)燃烧试验台上开展燃烧褐煤污染物排放及燃烧效率试验,在不同一、二次风量比例工况下,通过改变二次风的标高,得到不同一、二次风比及二次风口标高对锅炉污染物排放特性及对燃烧效率的影响规律。同时对运行氧量做调整,得到氧量对NO_x、SO_2排放的影响规律。     

循环流化床锅炉NOx排放特性的试验研究

为研究循环流化床（CFB）锅炉NOx的排放特性,进行2部分试验,一方面调整CFB锅炉的给煤量及风量,分别将锅炉各工况的负荷稳定在60%、80%及100%下运行,记录并分析试验数据;另一方面维持CFB锅炉在100%负荷,通过改变总风量的大小及配比,分别将锅炉各工况的运行床温稳定在830℃、880℃和930℃,记录并分析试验数据。随着CFB锅炉负荷的增加,运行床温、风煤比及NOx的排放浓度均逐渐增大。当CFB锅炉的的负荷维持不变时,随着运行床温的逐渐增大,风煤比逐渐减小,NOx排放浓度逐渐增大。CFB锅炉运行床温对NOx排放特性的影响大于锅炉风煤比的影响。     

75 t/h中温分离CFB锅炉增加三层二次风的低氮燃烧改造

分析了影响75 t/h中温旋风分离CFB锅炉NOx排放质量浓度的主要因素,采取增设一层上二次风形成三层二次风、抬高下二次风喷口高度、提高二次风喷口速度和增加二次风率等措施进行低氮燃烧改造。结果表明:NOx排放质量浓度从180 mg/m3左右降低到140 mg/m3左右,2台CFB锅炉每年可以减少NOx排放量44.62 t,且锅炉机械不完全燃烧损失q4降低了1.0%~1.5%。     

130t/h循环流化床锅炉低氮燃烧改造及调整试验

针对杭联热电有限公司5号循环流化床(CFB)锅炉NO_x排放未达到超低排放要求、主蒸汽温度偏低、床温和排烟温度偏高等问题,采取调节二次风系统、增加锅炉受热面、增加烟气再循环系统、改进选择性非催化还原(SNCR)脱硝系统等改造措施,在额定负荷下,使NO_x最终排放质量浓度从100mg/m~3降低到50mg/m~3以内;主蒸汽温度升高了20℃,达到设计温度;床温和炉膛出口温度下降了50℃;氨逃逸量略有增加,但可以控制在8mg/m~3以内;锅炉效率基本不变。同时,针对改造后空气预热器出口CO质量浓度偏高的问题,通过燃烧优化试验得出,在不同负荷下应该合理选择再循环烟气量,且上层二次风门开度均设置为100%,下层二次风门开度设置为中间大,两边小,有利于锅炉合理运行。