等离子体煤气化技术研究进展

等离子体煤气化技术是一种能够实现煤的超洁净使用的新技术,具有很大的潜在应用前景。介绍了等离子体煤气化的基本原理及3种典型技术:水蒸气等离子体煤气化技术、等离子体辅助煤气化及CO_2等离子体煤气化技术,其中水蒸气等离子体煤气化中碳转化率可达93%～94%,比常规气化合成气浓度高十多个百分点;等离子体辅助煤气化以用氮气、氩气等为工作气体,实现了气化剂与工作气体的分离以及发生器和反应器的分离; CO_2等离子体煤气化技术为煤炭的清洁利用和CO_2的资源化利用提供了可借鉴的方法。同时,笔者还论述了学科交叉产生的最新成果:即等离子体煤气化技术在电站燃煤锅炉点火启动和降低氮氧化物方面的应用。在锅炉点火启动方面,与常规等离子体点火技术相比,采用等离子体煤气化技术虽然会增加成本,但相对于燃用低挥发分煤的煤粉锅炉每年上千吨的节油量,经济效益显著。在氮氧化物减排方面,烟台龙源电力技术股份有限公司采用等离子体辅助煤气化技术与低NO_x燃烧技术相结合,以达到深度降低氮氧化物的目的,且解决了等离子体煤气化普遍存在的煤处理量少、能耗高的问题,试验结果表明,采用60 k W等离子体发生器即可处理5 t/h煤量,实现了低能耗的等离子体辅助煤气化。据估算,该技术的初投资略低于SCR脱硝技术,而运行费用仅为SCR的一半。因此建议将基于等离子体点火的内燃技术引入等离子体煤气化技术,可大幅提高煤处理规模、降低能耗,与低NO_x燃烧技术相结合并实现工业化,将会推动其在电站燃煤锅炉技术领域的快速发展,成为一种具有很好应用前景的煤炭清洁高效利用手段。     

复合喷动烟气净化工艺气液主反应区段蒸发特性研究

针对一种新型半干法复合喷动烟气净化工艺,提出了使用截面温度标准差判定蒸发过程的分析方法,利用双回路抽气式温度、湿度测量装置和可测量径向截面温度分布的网状测量装置对该工艺的气液主反应区段进行了蒸发特性研究.详细研究了分析方法、雾化气液比、烟气温度、烟气速度对蒸发特性的影响.研究结果表明,烟气温度对蒸发特性有显著影响,由120℃上升至180℃可使气液主反应区缩短34%;雾化气液比由O.1上升到O.3可使气液主反应区缩短23.5%以上;烟气速度对气液主反应影响较小,但较低烟气速度有利于离子吸收反应的进行.     

喷雾多相并存区温湿度测量方法及干燥特性

针对气液固并存区烟气温湿度测量问题,在对几种温湿度测量方法分析的基础上,设计了一种双回路抽气式温湿度测量装置,在喷雾干燥试验平台上,进行了对比和优化研究。在此基础上,分析了干燥塔内的温湿度分布特性。结果表明:内外层抽气速度均存在优化值,较外层抽气,内层抽气对测量值有更显著影响。内层抽气速度在12—24 m/s时,其测量值变化幅度仅为3.3℃;外层抽气速度在4—6 m/s时,其测量值变化幅度小于1℃。得出喷嘴雾化区域内干球温度呈径向双峰分布,湿度呈"W"型分布,且蒸发强度在距喷嘴200 mm处达到最大值。     

复合喷动烟气净化工艺气固主反应区段脱硫特性

针对一种新型半干法复合喷动烟气净化工艺,利用实时在线SO2光谱测量系统对该工艺的二级反应区段进行了脱硫特性试验研究。详细分析了吸收剂给入量、烟气温度、内循环颗粒浓度、流场扰动强度、调质水量5个因素对二级反应塔SO2脱除量和脱除份额的影响。试验结果表明,在优化的工况参数下,所研究区段的脱除份额可达到40%以上;内循环颗粒浓度对该区段脱硫特性有显著影响,可提高脱除份额18%;吸收剂给入量、流场扰动强度和调质水量对该区段脱除份额也有约6%～8%的明显影响。     

气液共存区域温湿度场的测量及液相分布的表征方法

分析了喷雾干燥器内气液共存区域烟气湿度的表征方法,设计了可实现多点同步采集的湿球温度测量装置和试验平台,进行了温湿度场测量方法的研究.结果表明:在干球温度为 90～120 ℃、湿球温度为 40～60℃的反应器工作区间内,可以采用湿球温度定性表征烟气湿度的变化;增湿操作进行后,存在 30～40 S 的湿球温度值稳定测量时间;接近测量对象湿球温度的增温水温有利于减少测量干扰;与单点测量结果对比,液相稠密区和稀疏区均较吻合;通过对比分析裸电偶测量值与湿球温度,可定性获得被测截面的液相分布特征.     

新型等离子体点火技术在火电灵活性中的应用分析

近年来在国家政策的主导下,风电等新能源得到了快速发展,新能源的消纳问题也随之凸显出来,灵活性调峰是解决这一问题的有效措施。等离子体点火技术是一项卓有成效的低负荷稳燃措施,可满足深度调峰需求,有效提高火电机组对新能源发电的消纳能力。针对传统等离子体技术在火电灵活性应用中存在的问题,提出一种新型等离子体点火技术。该技术可使发生器阴极寿命提升至500 h以上,阳极寿命提升至1 000 h以上;提高了煤质适应性,可适用于大部分燃用烟煤的电厂;而且点火过程中对燃烧器内燃强度有较好的控制,不易发生超温结焦现象。