大型煤粉锅炉磨煤机技术发展及选型分析

磨煤机是电厂制粉系统中重要组成部分。介绍了低、中、高速等几种类型的磨煤机的工作原理、性能特点以及国内外磨煤机和制粉系统的一些新技术,并对3种主要磨煤机的性能特点及制粉系统选型进行了分析比较。     

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。     

300 MW机组循环流化床锅炉选择性非催化还原系统模拟及优化研究

通过模拟300 MW机组循环流化床（CFB）锅炉的选择性非催化还原（SNCR）脱硝过程，研究了反应温度、氨氮摩尔比、还原剂雾化粒径、还原剂喷射速度等对SNCR脱硝效果的影响，并对某电厂300 MW机组CFB锅炉的SNCR脱硝系统进行了优化。结果表明:在800~ 1 000 ℃的反应范围内，随着温度和氨氮摩尔比的升高，脱硝效率随之提高；还原剂雾化粒径的增加和喷射速度的提高对脱硝效率提升的幅度很小；某300 MW机组CFB锅炉SNCR系统及运行参数优化后，锅炉在3个典型负荷下均实现了NOx的超低排放，最大脱硝效率达到了74.2%。     

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。     

循环流化床一、二次风管网特性及风机选型研究

通过分析循环流化床（circulating fluidized bed,CFB）锅炉一、二次风的管网特性,并结合电站CFB锅炉的运行参数,对大型CFB锅炉一、二次风机的选型进行了研究。结果表明：CFB锅炉一次风所需最大风量与最高压头不在同一工作点上,具有与煤粉锅炉一次风完全不同的管网特性。CFB锅炉二次风的管网特性与煤粉锅炉二次风的管网特性类似,不同之处在于其管网阻力中增加了由炉内颗粒浓度产生的压降;CFB锅炉一次风机选型时应使管网特性曲线完全落在风机的性能曲线内,并采用能耗较低的变速调节或入口导叶调节。CFB锅炉二次风机选型原则与普通离心风机选型原则类似,但应估计出由颗粒浓度所产生压降的大小,对300 MW CFB机组来说,其值在5.5~7.5 kPa范围内。     

300MW CFB锅炉旋风分离器中心筒下移问题分析及技改措施

旋风分离器是循环流化床锅炉的重要部件,分离器的分离效率直接关系到锅炉的安全经济运行.旋风分离器中心筒下移,形成密封间隙,造成气体短路引起分离器分离效率下降,锅炉某些特定的运行参数发生了变化,影响了锅炉的安全经济运行.针对这些问题,分析了原因,并采取了一系列措施,取得了一定的效果.     

超临界循环流化床锅炉屏式过热器吸热量偏差特性研究

超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)燃烧技术作为一种具有综合性优点的技术,被广泛应用,但其炉膛中屏式过热器爆管泄漏问题频繁发生,故有必要对其水动力特性及吸热量偏差特性进行研究分析。根据针对超临界CFB锅炉炉膛内屏式过热器所建立的复杂流动网络系统的数学模型,及屏式过热器出口汽温分布实炉测量数据,对热负荷进行反推,计算分析了河曲电厂350MW超临界CFB锅炉以及白马电厂600MW超临界CFB锅炉中屏式过热器流量分配、出口汽温分布及壁温特性,并计算得到了屏式过热器中吸热量热偏差系数分布。计算结果表明,屏式过热器吸热量及热偏差系数在近壁侧、近火侧较小,在受热面中部则二者较大,这是由于各处烟气颗粒浓度的不同而影响传热造成,对吸热量及传热系数的分析研究对超临界CFB锅炉的设计及优化改造提供了理论依据。     

煤与污泥的循环流化床富氧燃烧

结合污泥的特性与富氧燃烧技术的优点,在一个内径为100mm的循环流化床焚烧炉内进行煤与污泥的富氧燃烧试验.试验分析了不同煤泥质量比,在氧体积分数为21%～35%环境下的燃烧特性以及送风含氧量、床层温度对烟气成分的影响.结果表明:不同质量比的燃料在不同氧气氛围的燃烧特性不同;当给料量恒定时,随着送风含氧量的增大,总风量减少,炉膛的温度逐渐升高,烟气中SO2与NOx浓度都呈增大的趋势,这有利于SO2与NOx的脱除;NOx体积分数随床层温度的升高逐渐增加.     

大型循环流化床锅炉外置式换热器关键技术研究

外置式换热器对于大型循环流化床锅炉的高效运行有重要意义。为全面掌握CFB锅炉外置式换热器运行特性,消除现阶段制约超超临界CFB锅炉外置式换热器管屏壁温偏差问题,系统总结了外置式换热器的研究现状和关键技术研究进展,并介绍了超超临界循环流化床锅炉外置式换热器的设计方案。研究发现,600 MW超临界CFB锅炉外置式换热器壁温偏差十分明显,壁温分布呈现马鞍形分布(中心区域管屏壁温高,边壁区域管屏壁温低),这是由气泡不均匀性分布决定。外置式换热器内传热系数与受热面布置的空间位置密切相关,外置式换热器流化风速Ug=0.4 m/s时,床中央至x/Xw≈0.6处传热系数基本一致,而靠近壁面区域,传热系数显著降低,边壁流动区占床面宽度的25%～30%。将管束远离边壁区布置可以改善传热系数空间分布的不均匀性,传热系数极值偏差从15%降至6%。660 MW超超临界CFB锅炉外置式换热器的设计计算表明,外置式换热器布置高温再热器受热面时,高温再热器管子中径壁温与汽温差可达到58℃,显著制约外置式换热器的安全运行。因此,在660 MW超超临界CFB锅炉的外置式换热器中全部布置汽温相对较低的中温过热器,受热面采用TP347H和TP347HFG材料即可满足要求,仍可保证一定的余量。将外置式换热器管排布置选择与灰流动的方向平行的方式,同时为消除边壁流造成的局部换热不均问题,设计时考虑避免管屏布置在边壁区内,管屏距离边壁的距离应由传统设计的250 mm增至500 mm以上,可改善外置式换热器内的气固流动及传热行为,以减小颗粒侧传热偏差。该设计在保证外置式换热器安全运行的同时,还可有效调控炉膛温度和蒸汽温度。     

350MW循环流化床锅炉屏式受热面汽温偏差研究

随着循环流化床(CFB)锅炉容量及蒸汽参数的大幅提升,锅炉高温受热面材料已达到现有最高水平,实际运行中高温受热面管屏汽温偏差特性直接关乎机组的安全可靠性。为准确获得超(超)临界CFB锅炉屏式高温受热面管屏的汽温偏差特性,在一台350 MW超临界CFB锅炉上开展了实炉测量试验,通过在锅炉2种类型的屏式高温受热面管屏上加装全屏壁温监测点,获得了满负荷工况下屏式高温受热面同屏管间汽温偏差及其分布均匀性,在实炉试验的基础上针对性地进行设备改造。结果表明:炉内屏式高温受热面客观上存在同屏管间汽温偏差,汽温偏差最大值可达60℃以上;屏式高温受热面近壁侧和向火侧敷设耐磨耐火材料的管屏管壁温度明显低于中央区域,相比于屏式高温过热器,屏式高温再热器汽温偏差最大值增加了约40℃;传统的屏式高温受热面间隔布置的壁温监测点已无法准确获得同屏管间最高壁温值,屏式高温再热器布置的壁温监测点代表性不足的问题更突出,需根据屏宽、屏高进行布置位置优化,尤其是在屏式高温受热面向火侧的管屏(向火侧最外侧管子向内第4～17根管)上布置更多壁温监测点;通过分屏设计、耐磨耐火材料敷设高度优化等措施,可有效控制屏式高温受热面汽温偏差及分布均匀性,优化后屏式高温过热器全屏汽温偏差最大值为24℃(其中近壁侧分屏汽温偏差最大值为16℃),汽温偏差的标准差为6.2℃,而屏式高温再热器全屏汽温偏差最大值为50℃(其中近壁侧分屏汽温偏差最大值为21℃),汽温偏差标准差为14.5℃。