大型煤粉电站锅炉直接掺烧生物质研究进展

为提高生物质在大型煤粉电站锅炉直接掺烧的安全性和经济性,分析了多种典型生物质与典型煤种的煤质及燃烧性能差异,论述了掺烧生物质后对锅炉主机及辅机的设备适应性及运行的影响,同时分析了国内外煤粉锅炉直接掺烧生物质的典型掺烧方式及特点。结果表明,生物质具有水分高、密度低、挥发分和氧含量高、硫含量低、环保性能好等优势。大型煤粉电站锅炉掺烧生物质时,需充分考虑掺烧生物质对机组设备的适应性及运行参数的影响,重点考虑生物质的全水分、发热量、灰熔融温度和灰成分中Fe2O3、CaO、MgO和K2O等碱性氧化物对燃料制备、储存和输送,锅炉效率,制粉系统出力,带负荷能力及锅炉的结渣、沾污和腐蚀等影响。通过优选生物质种类,掺烧5%～10%的成型生物质对大型煤粉电站锅炉主机、燃烧系统、制粉系统及其他辅机系统运行无明显影响。综合考虑技术可行性、经济性及运行安全性,采用独立喷燃工艺2即利用锅炉备用制粉系统实现生物质独立掺烧的经济性更高。为防止生物质燃烧器的烧损,要求磨制生物质燃料的磨煤机进口风温在100℃以内,以保证磨出口一次风温不超过50℃,以40～45℃为宜。当生物质比例低或掺烧时间短时,可考虑共磨掺烧方案,但需严重控制生物质自燃,确保生物质掺烧的安全性。因此通过优选生物质种类和掺烧方式、控制掺烧比例、优化运行参数等可保证大型煤粉电站锅炉直接掺烧生物质的安全运行。在大容量高参数的煤粉锅炉上直接掺烧生物质具有投资和占地面积少、无或少量设备改造、热效率高、掺烧不受季节影响等优势,目前制约其大规模推广应用的主要原因是生物质不受人工干预的准确计量。     

煤/生物质混烧循环流化床锅炉改造总结

通过对现有35t/h循环流化床锅炉进行改造,达到即能烧煤又能烧糠醛渣的混烧锅炉,实现了资源综合利用的最大化。     

生物质燃烧过程中结渣行为的研究进展

生物质是一种清洁、低廉、可再生的新能源，其利用过程中二氧化碳的排放几乎为零，对于我国实现“双碳”目标具有非常重要的意义。直接燃烧是生物质利用的主要方式之一，然而生物质在燃烧过程中存在的结渣问题限制了其进一步的应用。本文从结渣现象的概念入手，介绍了生物质结渣判别和预测的指标，概述了常见的结渣研究方法和技术，然后从燃料特性、运行条件和锅炉结构等方面重点分析了生物质燃烧过程中结渣行为的影响因素并总结了结渣机理，最后就目前生物质结渣行为研究中存在的问题提出了展望。     

生物质掺烧条件下VOCs的排放特性

为了解生物质掺烧下烟气中挥发性有机物(VOCs)的排放特性，在58 MW循环流化床(CFB)机组开展烟气中挥发性有机物排放特征研究。结果表明，掺烧的生物质可显著降低VOCs以及NO_x和SO₂的排放。混合燃料燃烧特性的改变导致VOCs减排，VOCs减排效果最明显出现在生物质掺烧比从20%提升至30%时。生物质含有更少的S和N元素，是降低NO_x和SO₂排放的原因。生物质掺烧比为40%时VOCs等污染物排放最低。综合电厂实际运行情况，30%为最优掺烧比；分析表明，VOCs组分数量与燃料中生物质比例有很强的正相关性。生物质掺烧条件下VOCs的排放具有与燃煤锅炉和生物质锅炉不同的特征。在2种不同掺烧比下，VOCs排放占比最大的均为苯系物，分别达44.38%(20%)和33.75%(40%)。在20%掺烧比下其次是烷烃类(33.62%)、酯类(9.96%)等。在40%掺烧比下依次为酯类(22.75%)、烷烃类(16.16%)等。苯系物的排放以苯、甲苯等为主，烷烃的排放以正己烷为主，酯类则以乙酸乙酯为主；臭氧生成...     

抗结渣生物质燃料研究进展

生物质作为价格低廉、来源广泛的绿色能源,具有巨大的利用潜力。但由于生物质本身碱金属(主要为钾)含量较高,在燃烧利用过程中存在如碱结渣、灰分融合、团聚、腐蚀等问题。其中,结渣存在于整个生物质利用过程中,形成极难处理的结块与沉淀,对锅炉本身及运行造成危害。因此,抗结渣生物质燃料是实现生物质高效利用的可行手段。目前可通过添加剂、共燃、化学预处理、涂层等方式改变生物质利用过程中碱金属氯化物、硫酸盐、硅酸盐的生成和转化途径,以解决生物质热转化利用过程中的结渣问题。其中利用添加剂与生物质受热反应生成新的高熔融点产物的处理方式具有较好抗结渣效果。笔者介绍了生物质中碱金属的存在形式及其热转化过程中钾的释放路径、迁移规律,概括了生物质热转化利用过程中的结渣机制,总结了铝基、钙基、磷基3种添加剂在生物质抗结渣过程中的作用机理。使用添加剂可使生物质燃料达到较好的抗结渣效果,磷基添加剂可较好地解决烟道与炉底结渣问题,钙基添加剂只能解决炉底结渣但会造成严重的烟道结渣,铝基添加剂虽能达到与磷基相近的结果,但成本较高且作用效果随温度的升高而减弱。未来抗结渣生物质燃料的研究方向可从新型添加剂出发,寻找既可固定气相中的钾,也能与灰渣中硅酸钾形成高熔融点物质的单一化合物或混合矿物质添加剂;另一方面也应考虑添加剂与生物质混合后的成型问题,开发具备高机械强度的抗结渣成型生物质。最后介绍了上海理工大学碳基燃料洁净转化实验室在抗结渣高机械强度生物质成型燃料方面的进展。以期为抗结渣生物质成型燃料的研究与开发提供一定的参考。     

W型燃煤锅炉掺烧酒糟的数值模拟

燃煤锅炉掺烧生物质具有改造成本低、调峰灵活、运行安全等特点,实现生物质高效利用的同时,对于碳减排有积极作用。目前已经开展了大量燃煤锅炉中掺烧污泥等物质的试验与模拟研究,但鲜见燃煤锅炉中掺烧酒糟的数值模拟研究。为了研究燃煤锅炉中掺烧酒糟对炉内温度场、组分浓度场以及NO_x排放等的影响,采用计算流体力学软件FLUENT中的涡耗散模型模拟煤粉与酒糟颗粒的混燃。结果表明,数值模拟具有可靠性;在满负荷下,模拟得到的出口氧量、飞灰含碳量及NO_x排放与相同条件下的试验结果吻合较好。酒糟掺烧质量分数分别为0、3%、6%、8%、10%的模拟计算结果显示,掺烧酒糟后,燃烧器喷口附近着火距离缩短,但炉膛整体温度场无明显变化。掺烧酒糟对炉膛内的O₂体积分数分布无太大影响,由于受酒糟含水量的影响,水蒸气体积分数在燃烧器喷口附近有所提升。掺混酒糟对NO_x排放的影响较明显,这是掺混燃料氮含量和生物质挥发分释放造成的还原性氛围交互作用的结果。     

瓮福800kt/a硫铁矿制酸装置十年回顾

介绍了瓮福800 kt/a硫铁矿制酸装置工艺设计及设备选择情况。10年来通过一系列技术改造和革新,如调整废热锅炉换热面积、掺烧硫磺、改造渣系统、焙烧风机等动设备变频调节改造、SO_2主风机汽轮机驱动节能改造等,保证了硫酸装置节能、高效、长周期稳定运行。并对今后工作提出了几点建议。     

浅谈油灰渣与硫酸铵产量的关系

为了解决大量油灰渣的处理问题,将其与原煤和矸石混合作为锅炉燃料。脱硫系统采用一炉一塔的布置,3台440t/h锅炉烟气直接进入对应吸收塔,脱硫后净湿烟气脱硫塔直接排放。通过煤的热解反应也就是加氢裂化等多种试验后产生的残渣,其中油灰渣的含量比较多,而油灰渣又属于高热值、高挥发分、低灰分的燃料。油灰渣是一种很好的燃料,如果能有效并且合理地掺烧在现有的燃料中,将大量节约原煤量,因其易结焦但含硫量较多,为了达到系统稳定运行必须把握好其掺烧比例。     

循环流化床锅炉掺烧气化渣和煤泥的可行性研究

在分析并借鉴气化渣、煤泥利用探索经验基础上,研究分析了气化渣的理化特性及入炉燃烧的可行性。通过流变性试验,确定了气化渣与煤泥以质量比1∶1(含水质量分数30%±2%)混合成浆后通过煤泥泵进行输送。气化渣、煤泥与原煤掺烧的综合发热量可满足锅炉设计的燃料要求,对锅炉效率及其安全稳定运行基本没有影响,可实现煤炭资源的综合利用。该项目实施后,不到2年即可收回投资,经济效益显著。     

合成氨辅锅燃烧系统的复合控制

齐鲁第二化肥厂合成氨装置是七十年代投产的30万吨/年合成氨的引进装置。近年来由于天然气供量的严重不足,装置经常处于低负荷生产。为了缓解天然气不足、提高装置生产负荷,于九四年对合成氨辅助锅炉(辅锅101-BU)燃料系统进行技术改造,将辅锅只烧天然气改成可烧天燃气和柴油两种燃料辅锅气改油。改造后在供气紧张时烧柴油,节约燃料天然气做原料,维持装置生产;在供气富裕时补烧天然气,减少柴油烧量以降低由于烧柴油带来的高成本。辅锅燃料的变化,在烧柴油、烧天然气或柴油于天然气混烧不同状况下,实现辅锅蒸汽压力的平稳控制,因此,在控制方案的设计和应用过程中采取了辅锅燃烧系统的复合控制。     

链条炉试烧稻壳成型颗粒的研究

研究采用20 t/h供暖链条炉,在不改变锅炉主体结构,并保证锅炉出力的前提下,试烧了稻壳成型颗粒。结果表明:随着生物质颗粒掺烧比的增加,排渣烧失量逐渐降低,排烟中CO浓度升高,排烟温度逐渐升高。其中生物质挥发分在对流受热面中燃烧是造成排烟温度升高的主要原因。燃煤链条锅炉改烧生物质颗粒,应该在锅炉前拱或者喉部增加流量小、压头大、速度高的二次风,增强烟气扰动,从而增强挥发分与空气的混合燃烧,达到减排SO₂和节约优质烟煤的目的。     

沸腾锅炉烟气除尘方法的调查分析

利用低热值燃料,是当前国际上开发新能源的措施之一。十多年来,广州市在推广沸腾锅炉,燃用本省低热值煤(3000～4000大卡/公斤)方面做了许多工作。沸腾锅炉对燃料的适应性很广,不但可以烧好煤,还可以烧劣质煤、掺烧氮肥厂煤气炉渣、烧煤矸石、石煤。国外还用它烧活     

合成氨装置火炬燃料气供应方式优化改进

针对贵州开阳化工有限公司合成氨装置正常生产中气化系统粗合成气经洗涤换热返回管网后的高压燃料气尚有富余,需通过火炬排放,而同时火炬系统长明灯及伴烧每年需花费400万元以上外购LPG的情况,进行燃料气供应方式改进(自产燃料气替代LPG用于火炬长明灯及伴烧)的可行性分析,并提出燃料气替代改进方案及具体的改造措施。改造实施后,大幅降低了合成氨装置的运行成本,为企业带来了可观的经济效益。     

高碱煤与煤矸石掺烧SO2和NO减排及结渣抑制研究

结渣和沾污是高碱煤燃烧锅炉中普遍存在的难题。同时,源于采煤和洗煤的大量固废煤矸石出于经济和生态考虑亦须实现减量化处理和资源化利用。基于此,通过掺烧高碱煤与煤矸石抑制煤灰沾污和结渣发生以及实现煤矸石的资源化利用,同时考察掺烧过程中污染气体(SO₂和NO)的释放及减排行为。结果表明,高碱煤与煤矸石静态的掺烧反应服从三维扩散模型,在一定比例下掺烧反应活化能低于单一燃料燃烧的活化能。掺烧过程中焦炭和CO可还原NO,同时灰分中过渡金属组分可促进NO原位减排,而SO₂的减排效果很大程度上取决于两燃料的掺烧比例及其灰分组成。掺烧过程中碱金属有效固留于灰渣中,从而降低煤灰沾污和结渣倾向,而碱土金属(Ca,Mg等)可同时与灰分组成中的硅铝及气相中SO₂发生竞争反应。此外,通过改变掺烧煤矸石矿物组成可调节灰渣组成及熔融温度。本研究结果可为通过掺烧高碱煤与煤矸石来缓解锅炉沾污和结渣难题提供科学参考。     

循环流化床锅炉掺烧合成氨装置低压燃料气的探索

贵州开阳化工有限公司500 kt/a合成氨装置所产0. 17 MPa低压燃料气(流量13 000～14 000m~3/h)源自液氮洗系统及氨回收系统,因故长期作为废气排放至火炬燃烧;而合成氨装置配套的4台150t/h循环流化床锅炉(三开一备)则经常因燃料煤煤质差及供应不稳定等原因运行状况较差。经统筹考虑及可行性分析,决定将低压燃料气引入循环流化床锅炉进行掺烧,且为调节低压燃料气的热值及低压燃料气总管压力,再引一部分变换系统的一氧化碳入低压燃料气总管作为燃料气。目前,循环流化床锅炉掺烧低压燃料气技改方案已完成,计划利用今后系统停车机会予以实施,以实现循环流化床锅炉系统的优质运行,预期将取得良好的节能减排、降耗增效效果。     

660 MWe机组煤粉炉耦合生物质气燃烧污染物排放分析

为分析煤粉炉掺烧生物质气对耦合锅炉运行性能的影响，基于660 MWe燃煤锅炉和30 t/h生物质气化炉，搭建生物质气化耦合燃煤锅炉系统模型。在额定工况下，选取松木、木屑、污泥3种生物质，研究气化过程；并将最佳气化条件下得到的生物质气引入锅炉进行混合燃烧，研究不同生物质气对锅炉运行及燃烧产物的影响规律。结果表明，生物质气化热效率在最佳空燃比下均可达90%以上。与纯煤燃烧工况相比，耦合工况的炉膛燃烧温度均有所下降，最高下降9.43℃;生物质气掺烧使锅炉效率略下降，而耦合系统的生物质利用效率均可达84%以上；且耦合燃烧减少了CO₂排放量，其中松木气掺烧时CO₂减排量最大，为2.62×10⁵ t/a。耦合系统中NO_x生成量与炉膛燃烧温度和生物质气中CH₄含量明显相关，其中木屑气耦合燃烧生成的NO_x质量浓度下降最多，为167.16 mg/m³;而SO_x生成与生物质成分密切相关，其中松木气耦合燃烧生成的SO_x     

关于12 MW生物质发电项目汽轮机岗位开车问题分析及改进措施

针对12 MW生物质(糠醛渣)发电项目汽轮机岗位开车过程中出现的汽封风机频繁跳车、汽封加热器蒸汽侧液位持续性过高及高压加热器疏水管路振动等现象,分析原因是管道中积水过多、多级液封与汽封之间高度差与压差过小、管道支架和管道导淋设置不合理。采用针对性的整改措施后,问题得以解决,保证了汽轮机岗位的成功开车及稳定运行,为整个生物质发电项目实现长周期稳定运行提供有力保障。     

生物质颗粒燃烧锅炉污染物释放规律及运行管理

生物质颗粒燃烧具有产量大、污染小、CO2零排放及可再生等优点.论述了生物质颗粒燃料燃烧锅炉的使用及其污染物的释放情况,总结了生物质燃烧锅炉国内外的发展现状,对锅炉实际运行中的问题提出可行性建议,同时展望了未来生物质燃烧锅炉的发展前景.     

炼油废白土在水泥厂燃煤自备电厂中再利用的实践

本项目主要研究和实现了工业废白土在BAYAH燃煤自备电厂中的再利用,实现变废为宝,减少了环境污染,同时为企业创造了一定的经济效益。针对废白土的特性,对燃料输送系统给煤机、皮带机、煤仓、下料溜子和排渣系统进行了改造。通过修改操作规程消除废白土对锅炉运行的影响。     

电站煤粉锅炉掺烧兰炭试验研究

为考察兰炭在电站煤粉锅炉上的适应性,确定兰炭在煤粉锅炉上的掺烧比例和方式,在充分掌握兰炭燃料特性基础上,在国内首次进行了配中速磨制粉系统的电站煤粉锅炉掺烧兰炭试验。试验结果表明,电站锅炉燃用兰炭具有减轻燃烧器喷口结渣、大幅降低烟气污染物生成量、对低热值煤具有较好替代作用等优势,试验锅炉可以预混掺烧方式实现安全稳定燃用33%比例的兰炭。针对兰炭的强磨损、低燃尽特性对制粉系统以及锅炉安全经济运行可能产生的不利影响,提出了"预混+防磨+燃烧调整"的燃用兰炭原则。