燃煤锅炉烟气侧换热表面的积灰机制及影响因素

工业燃煤锅炉烟气中含有大量的飞灰颗粒、粘性物质和酸性气体,其中飞灰颗粒易与其他物质发生耦合作用,在换热器受热面上发生沉积而形成积灰,会对设备换热性能和系统稳定运行造成严重影响,因此积灰问题是亟待解决的难题。而影响积灰的因素众多,不同运行工况和换热器结构条件下,受热面上的积灰过程差异较大。为深入了解积灰特性和影响积灰的关键因素,首先阐述燃煤锅炉烟气中飞灰的形成、传输、粘附和生长机制;接着详细分析影响飞灰颗粒在换热器受热面上沉积的主要因素和影响规律,并归纳总结积灰对换热性能影响的准则关联式;最后,根据各种因素对积灰影响规律的分析,为高热效、抗积灰换热器的结构设计和运行工况选择提供指导思路,并对烟气侧换热表面积灰特性的研究前景进行展望。     

SCR脱硝反应器流场优化及积灰预测

火电厂SCR反应器内部积灰现象是影响脱硝性能和安全运行的重要因素。针对火电厂运行过程中出现的脱硝反应器内部积灰问题,通过数值模拟的方法,研究了反应器内部的飞灰分布特征,并通过流场优化,在第三拐角处添加导流板数量,对反应器内部的烟气和飞灰浓度分布进行优化调整,降低了催化剂层前流场和飞灰浓度场的不均匀性。     

低低温电除尘器飞灰理化特性规律研究

通过采集低低温电除尘器烟气沿程各位置的飞灰样品,应用激光粒度仪测定飞灰粒度分布,使用扫描电镜(scanningelectronmicroscope,SEM)、X射线衍射仪(X-raydiffractometer,XRD)和X射线荧光光谱仪(X-ray fluorescence spectrometer,XRF)研究烟气沿程飞灰的微观形貌、物相构成和化学成分变化,同时应用X光能谱仪(energy dispersivespectrometerEDS)对沿程各形貌颗粒元素构成进行分析。结果表明:烟气将过低温省煤器后,烟气温度降低,颗粒间团聚现象明显,细小颗粒在烟气中相互碰撞黏附团聚在一起形成较大颗粒,或被吸附在较大颗粒的表面,增大了颗粒的粒径,降低了烟气中细小颗粒的浓度;烟气沿程方向飞灰样品颜色逐渐由灰黑色向淡黄色转变,微观态颗粒物的规则程度增加,末电场飞灰基本呈圆形或圆球形颗粒;烟气温度降低到酸露点后烟气中的SO_3以硫酸雾的形式被细小颗粒吸附,在内部扩散的作用下,细小颗粒凝并成团形成较大颗粒;沿程方向飞灰颗粒物中Si含量逐渐降低,Na、Mg、Al、S、Ca、Fe、P的含量逐渐升高,分析沿程同形貌颗粒的元素组分变化,随颗粒粒度的减少,除Ti的含量相对稳定外,Si、Al的含量逐渐降低,C、K、Na、Ca的含量有升高的趋势。     

一种折算脱硝氨逃逸浓度方法的研究

脱硝氨逃逸浓度为一项重要的脱硝系统性能考核指标。依据DL/T 260—2012燃煤电厂烟气脱硝装置性能验收试验规范附录B中烟气氨逃逸浓度测试分析方法,对脱硝后烟气中氨逃逸浓度进行采样分析,同时收集空气预热器入口飞灰样品和电除尘器一电场飞灰样品进行灰中氨含量分析,通过研究飞灰中氨含量浓度与烟气氨逃逸浓度之间的相关性,总结出一种通过测试燃煤电厂飞灰样品氨含量来估算烟气氨逃逸浓度的新方法,为企业监测脱硝系统氨逃逸浓度提供一种新手段。     

电厂湿法脱硫系统对烟气中细颗粒物脱除作用的实验研究

采用Andersen 8级撞击器对某300 MW燃煤电厂湿法烟气脱硫(wet flue gas desulphurization,WFGD)系统前后的飞灰颗粒物进行采集,获得了烟气中飞灰颗粒物的质量浓度和粒径分布特性。采样工况分别为100%和70%锅炉负荷。使用场发射扫描电镜-能谱分析,X射线荧光分析和电感耦合等离子体-原子发射光谱分析法对颗粒物进行了形貌分析和主、次量元素含量的检测。结果表明,WFGD系统入口飞灰质量粒径呈典型的双峰分布,峰值分别在1和3 mm处,颗粒多呈规则球形,PM2.5与PM10质量比为0.434,飞灰总浓度约为85 mg/m3标准状态;出口处飞灰质量粒径分布也呈现双峰性,其中细颗粒比例增大,PM2.5与PM10质量比为0.764,细颗粒间相互聚集粘连形成不规则的块状结构,飞灰总浓度在23 mg/m3(标准状态)以下,总飞灰的脱除效率为74.5%,分级脱除效率随粒径减小而明显下降。经过WFGD系统后,细颗粒上S和Ca元素含量增大,而Al,Ba,Fe,Mn和Si元素的含量降低。计算表明,WFGD出口烟气中新增的石灰石与石膏颗粒分别占颗粒物质量的47.5%和7.9%。     

湿法烟气脱硫系统GGH结垢及阻垢研究

1 GGH结垢原因分析 运行中GGH最常见的问题是结垢,主要由以下4个原因造成：（1）煤含灰量高、灰的粘性大,如果除尘器的除尘效果差,会造成原烟气中的飞灰浓度过高,很容易使GGH原烟气侧传热元件积灰,这部分积灰由吹灰器解决。一般由灰硫比来判定是否会发生堵灰现象,FGD系统的人口飞灰浓度一般控制低于150mg／m^3。对于现有机组进行脱硫改造,应特别注意飞灰浓度,     

电除尘器不同电场汞分布特性研究

为研究燃煤发电厂汞的排放,通过采集不同容量机组的静电除尘器底灰及烟气中飞灰,分析了各个电场下部底灰中的汞含量.结果表明：相比其他因素,煤中携带的汞含量对底灰中汞分布影响最大,煤在完成燃烧后将大部分汞转移到了电除尘底灰中;在电除尘的各级电场中,飞灰汞浓度呈现逐级上升后再下降的趋势.不同电场汞浓度差异的原因与烟气颗粒物的大小及电除尘内部烟气流速有关.     

脱硝反应器内烟气与飞灰分布差异的数值模拟

火电SCR脱硝反应器催化剂层积灰现象是影响脱硝性能和安全运行的重要因素之一,而传统工程导流设计方法中飞灰浓度场的分布易被忽视。以某600 MW机组脱硝装置实际积灰情况为例,运用多相流体力学模拟方法建立多相流模型,研究了反应器内烟气流场及飞灰浓度场的分布特征,并通过增设导流板的方式对烟气及飞灰流动状态进行了优化调整。研究结果表明,飞灰浓度场分布均匀性随飞灰颗粒的粒径和真密度增加而下降,飞灰颗粒浓度或真密度较高工况极易造成催化剂层积灰堵塞,导致故障。在制定脱硝装置导流设计方案时,应论证烟气和飞灰的均布性,以确保装置安全高效投运。     

高汞煤循环流化床锅炉汞的迁移转化及飞灰吸附特性研究

为研究我国西南地区燃用高汞煤工业循环流化床（CFB）锅炉中汞的迁移转化特性以及飞灰对汞的吸附特性,使用LumexRA-915M汞在线分析仪对锅炉烟道不同位置烟气进行在线监测,同时对入炉煤、底渣、飞灰、脱硫浆液、脱硫废水等进行取样分析。结果表明:除尘器前烟气中的汞超过87%富集于飞灰中,底渣中汞仅占0.07%,飞灰对汞的富集主要归因于其未燃尽碳（UBC）含量、矿物组成及孔隙结构;锅炉所配备的布袋除尘器和湿法脱硫设备的除汞效率分别为91.19%和51.49%,最终排往大气的烟气汞质量浓度仅为3.43 μg/m3,高汞煤在CFB内燃烧汞排放达到了国家排放要求。此外,发现不同粒径下飞灰汞含量与UBC含量有相同趋势,而且飞灰中汞主要富集在飞灰表面并主要是以HgO和Hg0的形式存在。     

90°方截面烟道气固两相流动优化设计

为探究不同导流板设计对流场及飞灰浓度均匀性的影响,解决SCR烟气脱硝系统弯曲段普遍存在的磨损和积灰问题,对某电厂SCR脱硝系统弯曲段进行CFD数值模拟,通过采用不同形式、不同数量导流板布置来探究转弯后的水平烟道不同截面流场分布和飞灰浓度分布。结果表明:弧直形导流板可以有效改善流场分布均匀性。随导流板数量的增加,流场分布均匀性的变化趋势与飞灰浓度分布均匀性并不相同,不能通过流场分布优劣去判断飞灰浓度分布优劣。距离转弯长度为L处(L为出口截面边长)浓度分布均匀性最佳。此外,飞灰浓度的大小对导流板的布置没有影响。     

W火焰锅炉结渣特性数值模拟

采用结渣模型耦合气固两相流动燃烧模型,对一台DG1025/18.2-II14型W火焰锅炉结渣特性进行了数值模拟,结合现场运行状况,对结渣位置、程度及原因进行了分析。结果表明,该锅炉的结渣位置主要是下炉膛侧墙、拱部燃烧器区域和前后墙局部区域。炉膛中心区域温度比两侧高,气流膨胀更迅速,压力更高,挤压两侧气流沿炉膛宽度方向向侧墙运动,产生偏斜,火焰冲刷侧墙,是导致W火焰锅炉侧墙结渣的根本原因。锅炉变工况运行时,切停或切换部分燃烧器,使炉内局部空气动力场偏斜,冲刷已关闭了燃烧器的拱部和前后墙区域,则是导致拱部燃烧器区域和前后墙局部区域结渣的主要原因。     

选择性催化还原烟气脱硝改造方案可行性分析

在对燃煤锅炉烟气进行测试分析的基础上,依据选择性催化还原烟气脱硝（SCR）工艺在国外应用与运行的经验及效果,针对220MW燃煤锅炉飞灰含量高、粒度大且硬度高等特点,提出脱硝技术改造的可行性分析。     

SCR催化剂的磨损试验与数值模拟研究

高灰型布置的SCR脱硝系统其催化剂运行环境恶劣,烟气流速、飞灰颗粒及其粒径大小等客观因素对催化剂均会造成磨损。为研究烟气流速、飞灰粒径、飞灰质量浓度以及烟气入射角等对催化剂磨损造成的影响,采用日趋成熟的CFD数值模拟软件对不同工况时的SCR脱硝催化剂磨损情况进行研究,并且通过自建的冷态试验台进行了验证。研究结果表明,脱硝催化剂的磨损与上述4种影响因素均有很大关系,其中飞灰质量浓度、烟气入射角的变化对催化剂的磨损率影响较大,因此在实际运行中应增设导流板,避免因入射角和飞灰质量浓度的不均匀性导致催化剂磨损,另外还应选择合理的烟气流速以减小磨损,保证SCR系统的安全稳定运行。     

高钙粘性飞灰对SCR催化剂的影响分析

为预测液态排渣炉产生的高钙粘性飞灰对选择性催化还原(SCR)催化剂的影响,通过分析烟气中飞灰浓度、粒度分布及成分组成,同时于电厂烟道中进行催化剂小样测试,表明高钙飞灰中的活性CaO与SO3的化学反应产物及粘性细灰在催化剂表面的沉积是影响催化剂活性的主要原因。对此,提出采用高效吹灰器、提高烟气流速等改善催化剂表面清洁状况的措施。     

热泳沉积的模型构建及其影响因素分析

针对锅炉受热面初始沉积层的热泳沉积机理建立了模型,采用文献中的实验结果及模型研究结果检验了模型的合理性,并通过考虑沉积层外表面温度随沉积层生长的动态变化改善了模型预测的准确性。结果表明:烟气温度和碱金属质量浓度高对热泳沉积表现为促进作用,烟气流速高对热泳沉积仅表现出微弱的促进作用;较高的管壁温度对热泳沉积表现为抑制作用;在相同的条件下,K2SO4的热泳沉积过程与Na2SO4具有高度的相似性,热泳沉积与气溶胶颗粒的组成成分无关;当气溶胶颗粒粒径小于1μm时,初始沉积层厚度与颗粒粒径的分布无关。     

汞吸附过程的试验研究和数学模型

在固定床试验台上,以汞渗透管和其它主要气体成分模拟烟气条件,采用活性炭和飞灰对汞的吸附过程进行了试验研究。结果表明:随Hg0入口含量的增加,活性炭、飞灰的吸附量增加,初始吸附量与Hg0的含量成正比例增加;吸附反应温度升高,活性炭、飞灰的吸附能力降低,这主要是由物理吸附的机理决定的。颗粒物理特性的差异成为飞灰与活性炭的吸附能力之差距的原因之一。另外,针对固定床吸附过程,建立了由质量平衡、传质过程以及吸附剂表面反应过程等综合决定的吸附动力学模型。模拟值与试验结果较吻合,因此该模型可用于某些待定影响因素的预测计算。     

烟气脱硫系统回转再生式烟气换热器清洗装置使用效果探讨

介绍烟气脱硫(FGD)系统中回转再生式烟气换热器(GGH)的用途、原理及应达到的要求。针对GGH在运行中经常出现的堵灰问题,分析不同类型GGH的清洗方式及其效果,并介绍3个电厂GGH清洗装置的使用情况。根据已有的运行经验,提出了防止GGH积灰和提高清洗效果的建议。     

垃圾焚烧灰渣颗粒移动床干法除尘脱硫技术

针对垃圾焚烧灰渣的特点和国内外的资源化利用现状,开发了一种灰渣颗粒床干法除尘脱硫工艺方法,为垃圾焚烧灰渣资源化利用提供了一条新的途径,采用灰渣颗粒床干法除尘脱硫工艺方法,将垃圾焚烧灰渣添加不同配料混合后制成颗粒,送入颗粒移动床反应器内,用来脱除燃煤烟气中的SOX有害气体,做到以废治废,并将大大降低燃煤烟气净化成本。该技术工艺简单、设备投资和运行管理费用低廉,很有推广前途的新技术。