超超临界350 MW富氧燃烧循环流化床设计

富氧燃烧循环流化床是一种新型的碳捕集技术,具有广泛的应用前景。O2/CO2气氛下锅炉受热面的布置与热负荷的分配是阻挠富氧燃烧循环流化床进一步示范的关键问题。本文分别采用Johnsson模型和颗粒团更新模型对350 MW机组循环流化床锅炉进行一维建模,对氧体积分数为30%的富氧燃烧循环流化床锅炉进行了耦合汽水系统的总体概念设计,并与空气燃烧的同等级循环流化床锅炉尺寸进行了对比。结果表明:富氧燃烧循环流化床锅炉的排烟热损失大大减小,设计锅炉热效率可达94.18%;富氧燃烧循环流化床锅炉布风板面积、炉膛截面积以及尾部烟道面积均比空气燃烧循环流化床锅炉大幅减小,但需要增设外置床换热器来吸收热负荷。本研究对富氧燃烧循环流化床锅炉的进一步放大具有借鉴意义。     

超高参数二次再热循环流化床锅炉技术可行性分析

本文通过对比煤粉（PC）锅炉与循环流化床（CFB）锅炉在蒸汽参数、受热面布置、调节手段等方面的不同,发现CFB锅炉燃烧特点适合采用超高参数的二次再热技术。研究结果表明:CFB锅炉炉膛内受热面传热温压低于PC锅炉,但由于CFB锅炉炉膛内存在大量的循环物料,其高温受热面的传热系数和热负荷都高于PC锅炉;CFB锅炉炉膛燃烧均匀,其高温级受热面的汽温偏差、壁温偏差能得到很好的控制;CFB锅炉二次再热的布置方式更灵活,可以将二次再热器布置在尾部双烟道或外置床中,而且,在CFB外回路中可以布置蒸发过热器和再热器等多种受热面,这样可使炉膛高度明显降低,从而使CFB锅炉的成本降低;CFB锅炉调节手段更加灵活,在运行过程中可以通过调整炉膛内部颗粒质量浓度,再结合烟气再循环和流态重构技术对炉膛内高温受热面的热负荷和蒸汽温度进行调节。     

富氧锅炉再热器动态特性的数值模拟研究

基于增压富氧燃烧锅炉对流受热面的动态特性缺乏理论研究,以一台300 MW燃煤锅炉的再热系统为研究对象,分别在空气气氛下以及O2/CO2=30/70气氛不同压力富氧条件(0.1MPa、1MPa)下,利用Fluent软件进行了蒸汽入口温度、烟气入口温度、蒸汽入口流量及烟气入口速度扰动的数值模拟实验。结果表明:空气气氛、常压富氧及增压富氧气氛下入口蒸汽温度扰动时,再热蒸汽出口的温度变化幅度依次减小;入口蒸汽量、烟气温度和烟气速度扰动时,再热蒸汽出口的温度变化幅度依次增大,相应的动态响应时间都依次减少;与Matlab实验结果相比,数值模拟模型更加准确地反映对流受热面工质流动及换热情况,模拟结果具有更高的精度和通用性。     

富氧燃烧循环流化床锅炉炉内传热特性

针对富氧燃烧循环流化床锅炉(circulating fluidized bed boiler,CFBB)炉内传热特性进行了研究。考虑气体辐射对传热系数的影响,建立了CFBB富氧燃烧下的传热模型。以一台440t/h循环流化床锅炉为例,通过模型分析了炉内传热情况,并和空气燃烧模式下的传热特性进行比较。进行了氧气浓度在30％、50％、70％气氛下的CFBB炉膛概念性设计。在循环流化床锅炉炉内传热中,灰占主导作用,烟气成分变化对传热系数影响不大。氧气浓度越高,越有必要设置外置换热器来维持炉膛正常运行。     

富氧燃烧锅炉传热特征分析及设计优化

为了获得适用于富氧燃烧锅炉的设计方法,以200 MW 富氧燃烧锅炉为研究对象,通过理论计算得出：高烟温区段,富氧燃烧烟气中三原子气体浓度升高,导致辐射传热增强,受热面传热量要高于空气燃烧气氛。而在低烟温区段,烟气量减少导致流速降低,对流传热减弱,传热量小于空气燃烧气氛;在分析富氧燃烧锅炉传热特性基础上,提出了富氧燃烧锅炉烟气通流截面积、各换热面积的设计优化方法。相比空气气氛,在26%氧浓度条件下,富氧燃烧干循环锅炉各受热面烟气通流截面积减少15%～21%,湿循环减少13%～24%,干循环锅炉受热面减少9%～32%,湿循环减少7%～35%。富氧气氛燃烧条件下锅炉烟气流速能够达到锅炉设计规范要求,各受热面传热量与空气燃烧传热量基本保持一致。     

富氧煤粉燃烧锅炉概念设计研究

以亚临界300 MW机组锅炉为研究对象,构建了富氧燃烧锅炉原则性热力系统,并分别从炉膛辐射、对流受热面、尾部受热面、制粉系统及气体污染物的处理与回收等方面进行了富氧燃烧锅炉的概念设计。计算与分析表明,大约35%O2/65%CO2混合气氛下的富氧燃烧锅炉具有明显的优势,锅炉炉膛部分的辐射换热份额大大增加,炉膛辐射换热量较空气燃烧增加约15%;对流换热所占份额减少,相对于空气燃烧减少约19%;锅炉烟气侧的运行阻力大幅度减小;工质在炉膛内的辐射吸热将增加约42%,更多的过热受热面移入炉膛上部,锅炉总的受热面数量低于空气燃烧锅炉;制粉系统磨煤电耗显著降低,磨煤效率提高;锅炉制造成本与运行费用有望较大幅度降低,可部分地弥补由于制氧而增加的成本。     

300MW富氧煤粉锅炉烟气冷却换热特性分析

富氧煤粉燃烧锅炉回收烟气在多级压缩和冷凝过程,其热物性参数的变化较为复杂,分析不同压力条件下烟气与冷却器对流受热面间的换热特性,对烟气冷却器的设计和运行优化有重要的意义。以某300 MW机组富氧煤粉燃烧锅炉烟气冷却器为研究对象,通过热力计算分析不同压力条件下烟气水蒸汽摩尔份额和烟气温度变化对对流受热面换热特性的影响,该过程充分考虑烟气的辐射放热计算。结果表明:当烟气的压力增大时,烟气的对流放热系数、辐射放热系数和凝结放热系数明显增大,总的放热系数增大,烟气冷却器对流受热面的换热能力增强;水蒸汽摩尔份额越少,烟气的对流放热系数、辐射放热系数和凝结放热系数越小,总的放热系数越小,烟气冷却器对流受热面的换热能力明显减弱;入口烟气温度升高使烟气的辐射放热系数增大。但是烟气的凝结放热系数明显减小,是使烟气总的放热系数减小的主要因素。     

富氧燃烧锅炉辐射传热特性数值模拟研究

为研究富氧燃烧与空气燃烧锅炉之间的辐射传热特性差异,并为设计或改造新型富氧燃烧系统提供所需的理论指导,对2种燃烧方式下的炉膛流场与传热分布特性进行了数值模拟研究。首先对富氧燃烧数值模拟采用改进灰色气体加权和（WSGG）模型计算气体吸收系数的必要性进行了探讨,并将Johansson WSGG模型结合进入燃煤锅炉的CFD模型框架内,使CFD数值模型适用于富氧燃烧的辐射传热计算。在此基础上对某330 MW机组锅炉分别采用干、湿烟气再循环富氧燃烧方式及空气燃烧方式的炉膛流场与传热分布特性等进行了对比分析。结果表明:在锅炉煤量、入口气体质量流量和氧量皆相同情况下,不同燃烧方式间燃烧烟气成分及物性的差异使富氧燃烧与空气燃烧锅炉在流场、温度与炉膛传热分布等方面皆呈现出较明显的差异;富氧燃烧烟气中所富含的CO2和H2O的比热容高于N2,使采用湿烟气循环方式富氧燃烧锅炉炉膛的整体温度和吸热量明显低于空气燃烧;同时,由于CO2的密度高于N2,富氧燃烧锅炉的整体流速低于空气燃烧锅炉,并影响了炉内的温度与传热分布。在设计富氧燃烧系统或改造现有空气燃烧系统时应考虑富氧燃烧与空气燃烧锅炉在炉膛流场与传热方面的差异,合理安排锅炉的传热分布,避免或减少锅炉受热面的改动。     

新型660MW超超临界环形炉膛循环流化床锅炉技术研究

为了解决循环流化床锅炉大型化与高参数化后带来的二次风穿透、受热面布置、多分离器优化布置等问题,提出了一种完全区别于传统矩形单炉膛与裤衩腿炉膛的环形炉膛结构,该炉型炉膛水冷壁的周界长度比常规矩形炉膛水冷壁周界长度增加30%~40%。基于冷态试验与数值计算分析,获得的环形炉膛优势炉型各循环回路间物料质量偏差不超过8%。结合炉型优化分析、炉内屏式受热面优化布置、炉型热力匹配特性及水动力安全性研究,提出了不带外置换热器、6个分离器并联H型布置的660MW超超临界环形炉膛循环流化床锅炉技术方案,锅炉结构简单紧凑,在满足炉膛传热要求的前提下,既有效降低了炉膛高度,又取消了常规的外置式换热器,提高了锅炉机组的运行可靠性与经济性,环形炉膛炉型是循环流化床锅炉大型化与高参数化发展的重要途径。     

基于经验的循环流化床锅炉统一热力计算模型

循环流化床锅炉尚缺少成熟的热力计算理论,文中提出了一种简化的、基于经验的计算模型。该模型用经验性的参数取值依据来弥补循环流化床理论与工程应用之间的差距。采用分区段的计算方法,有效地解决炉膛中固体颗粒浓度和受热面不均匀分布的问题;筛选出传热系数、烟气中的固体颗粒浓度、燃料的燃烧份额等需要凭经验取值的热力参数,推导了区段热量衡算的通用计算公式。以此计算模型开发的热力计算系统不受锅炉结构、分离器类型、燃料、容量等级和几何参数的限制,不仅能进行石灰石脱硫计算,而且能计算带再热蒸汽、炉膛内布置受热面和带外置式换热器等特殊结构。已在多家锅炉制造企业中用于生产实践,主要参数的计算误差小于3%。     

600MW S-CO_2循环燃煤流化床锅炉热量分布及锅炉效率

提出了600MW超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_2)燃煤发电系统的循环流化床锅炉构型,与传统蒸汽锅炉相比,S-CO_2循环流化床锅炉炉膛内工质受热面份额显著增加,近80%的吸热在炉膛内完成,尾部烟道中布置烟气冷却器,空气预热器的换热面积大幅增大。研究了该特殊构型下床温、过量空气系数、运行负荷以及煤种对炉内热量分布和锅炉效率的影响规律。研究发现,较大的炉膛受热面积占比强化了锅炉效率对床温变化的适应性;过量空气系数为1.1～1.3时,工质焓升分布与受热面布置匹配度最高,达到最佳效率区;运行负荷达到额定负荷的85%～100%时,对应工质流量下工质吸热与受热面尺寸匹配度最高,达到最佳效率区;S-CO_2锅炉效率随负荷、工质流量变化的稳定性高于蒸汽循环流化床锅炉;煤种中热值、灰分、水分及硫分对锅炉效率的影响较为显著。     

电站锅炉炉膛污染和吹扫对对流受热面运行的影响分析

电站锅炉炉膛受热面不同程度的污染将改变炉膛出口以及对流烟道内各点的烟气温度，影响炉膛及其后对流受热面的换热状况。针对某台1025t／h锅炉计算了炉膛灰污系数改变后各受热面吸热量的变化规律，建立了理论分析模型。结合实际锅炉的吹灰运行数据，分析了炉膛污染状况的变化，对制定锅炉炉膛的优化吹灰策略具有一定的参考价值。     

600MW煤粉/生物质富氧燃烧锅炉热力特性分析及优化

富氧燃烧技术是燃煤CO2减排最有应用前景的技术之一。煤粉/生物质富氧下的混燃,不仅可以实现CO2的零排放,更是由于生物质的引入相当于实现大气中CO2的捕集而具有重要的应用价值。以某600MW煤粉炉为例,进行了煤粉/生物质富氧燃烧的热力特性分析和锅炉结构优化设计,并与空气燃烧下各性能参数进行了对比。结果表明:富氧燃烧下,烟气量、锅炉效率和燃煤量随着生物质输入热量的增加均略有降低;相比空气燃烧,富氧燃烧下单位时间烟气量减少,燃煤量减少,锅炉辐射换热增强,对流换热量降低。优化设计后富氧燃烧下锅炉主体尺寸减小,受热面布置发生较大变化。     

增压富氧燃烧锅炉对流受热面换热特性研究

增压富氧燃烧是一项极具前景的减排CO2新技术。对增压富氧燃烧条件下,对流受热面换热特性进行研究具有重要的意义。该文以一台实际300MW等级机组煤粉锅炉为计算对象,采用维里方程及Chun等的计算方法计算确定增压富氧燃烧烟气物性,采用宽带关联k模型计算富氧燃烧烟气辐射特性。进行了常规空气燃烧以及φ(O2):φ(CO2)=21:79、φ(O2):φ(CO2)=30:70两种比例的0.1、0.5、1.0、1.5、6 MPa五种压力下增压富氧燃烧各对流受热面的热力计算,分析了增压富氧燃烧条件烟气压力变化对各受热面换热特性的影响。研究结果表明:随烟气压力的升高,烟气流速下降,但烟气的Re却基本保持不变,对流换热系数有所增加。增压富氧燃烧烟气的辐射换热系数比空气燃烧烟气辐射换热系数大。实现同样的换热量,增压富氧燃烧条件下(φ(O2):φ(CO2)=21:79、φ(O2):φ(CO2)=30:70)对流受热面所需换热面积比常规空气燃烧条件下少。     

循环流化床(CFB)电站锅炉简介

<正>1循环流化床(CFB)锅炉技术介绍1.1基本设备循环流化床锅炉包括本体设备和辅助系统两部分。CFB锅炉本体由炉膛及布风装置、循环灰分离器、回料阀、尾部受热面竖井烟道及可以加置的外置式循环灰换热器组成。循环流化床锅炉主要辅助系统包括风烟系统、煤制备     

生物质循环流化床锅炉床温动态模型研究

为明确生物质循环流化床锅炉床温动态特性，建立更加适合生物质的循环流化床燃烧控制系统；通过分析生物质燃烧过程以及燃烧机理，基于即燃碳燃烧理论，建立床温动态模型，并对炉内温度场进行关联度计算分析。结果表明：计算的床温能够基本稳定在实际床温滤波值附近，且床温变化趋势和实际滤波床温相近，验证了模型的适应性和有效性；生物质循环流化床锅炉炉膛上下部的温度关联性差异与含氧量和炉膛温度有关，左右侧温度差异受烟气流量影响较大，在炉膛上部，物料浓度和受热面布置不均也是影响温度特性的重要原因。     

提高再热汽温对锅炉和机组热力特性的影响及经济性分析

以某亚临界335MW机组为例,计算再热蒸汽温度(再热汽温)提高时锅炉各个受热面的吸热量及烟气进口温度等参量的变化,得出提高再热汽温对锅炉及机组热力特性的影响程度并进行经济性分析。结果表明:通过增加再热受热面面积提高再热汽温对锅炉炉膛热工况和排烟温度的影响较小;布置在中、高温再热器之后的对流受热面的吸热量和烟气进口温度随再热汽温的提高逐渐降低,且其变化幅度沿烟气流程依次减小;再热汽温每提高10℃机组容量增大约5MW,循环效率提高约0.85%;对再热汽温从538℃提高至566℃进行了具体方案设计,改造后每年可获得收益395.72万元。     

循环流化床锅炉燃烧系统的动态特性研究

依据于大量变工况试验所获得的75t/h循环流化床锅炉固体物料浓度沿炉膛高度的分布曲线,在分析不同负荷下各流动区域出口固体物料浓度及其平均固体物料浓度随运行主导因素(运行风速)变化规律的基础上,建立了数学模型并研究循环流化床锅炉燃烧系统的动态特性,仿真研究了主蒸汽压力、床温、炉膛出口烟气含氧量、料层差压随给煤量、一次风量、二次风量、排渣率及燃烧率的阶跃响应,其结果和试验及相关研究成果基本一致。同时仿真研究了主蒸汽压力随汽机调门开度的阶跃响应。文中给出了可用于控制系统设计的燃烧系统的传递函数阵,分析了影响动态特性的因素,为循环流化床锅炉燃烧系统的控制策略研究建立了平台。     

富氧气氛下受热面改造的经济性分析

富氧气氛下由于烟气量的减少以及锅炉热效率提高所带来的燃料量的减少使得烟气中的粉尘量得到一定的降低,为电站锅炉水平烟道烟气流速的提高带来了可能.增加烟气流速虽然强化了传热,但同时也增大了风机的电耗.采用基于初投资分摊费用和经营成本的动态费用分析法对不同烟气流速下对流受热面的换热进行经济性分析.计算结果表明,最佳工况比空气燃烧方式下的烟道更加紧凑,但是流速超过一定范围之后带来的引风机耗电量的增加超过了流速增加所带来的强化换热的收益,因此是不经济的.采用动态费用法为富氧燃烧方式下对流受热面最佳流速的选择提供依据,对新型富氧燃烧锅炉换热器的设计具有一定的指导意义.     

大型电站锅炉炉膛出口烟气温度实时测量方法

为了实现炉膛出口烟气温度的实时准确测量,指导机组安全经济运行,在比较目前常用的几种炉膛出口烟气温度测量方法的基础上,通过在锅炉炉膛出口和水平烟道加装特殊热电偶,对炉膛出口多截面多位置的烟气温度进行了实时测量,并对因周围低温受热面引起的"冷壁辐射"测量值偏差进行了修正;同时,利用对流受热面的进口烟气温度分布和出口汽温分布之间的关系,对末级再热器入口的烟气温度分布进行了初步计算。测量和计算结果表明:该方法能够实时测量锅炉炉膛出口烟气温度,测量准确度较高,一方面实现了炉膛出口沿宽度方向的烟气温度分布的实时计算;另一方面可以辅助监控锅炉的燃烧情况,指导锅炉进行燃烧调整,防止炉膛出口烟气温度过高和烟气温度偏差引起的受热面结焦、堆渣、超温爆管等事故。