电站锅炉采用富氧燃烧技术的研究分析

本文介绍了富氧燃烧技术的基本特点,分析了富氧燃烧对于电站锅炉性能和结构的要影响,最后介绍了国外主要的试验进展情况。     

国内燃煤锅炉富氧燃烧技术进展

富氧燃烧技术在CO₂减排捕集方面的优势使其在近年来燃煤锅炉领域受到重点关注。本文从富氧燃烧对燃煤锅炉燃烧、传热和污染物排放特性的影响方面,对近年来燃煤锅炉富氧燃烧技术的理论研究进展进行阐述,并对近年来富氧燃烧在传统煤粉锅炉和循环流化 床（CFB）锅炉两个工艺路线的应用进展进行了总结,认为基于氧/燃料双向分级的富氧燃烧着火、传热与污染抑制,基于加压富氧燃烧的CFB燃烧、传热和污染抑制,富氧燃烧工业示范装置自动控制,以及富氧燃烧系统集成优化是燃煤锅炉富氧燃烧技术的研究难点和重点。今后除了在成本最大的制氧技术上寻求技术突破以外,还需要在分级富氧燃烧、加压富氧燃烧以及系统集成优化等方面进行深入研究。     

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。     

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。     

常规CFB锅炉局部富氧燃烧改造研究

为探索将富氧燃烧技术应用于常规CFB锅炉的新洁净煤发电技术,以博茨瓦纳某燃煤电站带FBHE的CFB锅炉为研究模型,首先提出了模型二次风富氧燃烧局部改造方案,构建了CFB锅炉局部富氧燃烧系统图,富氧二次风的氧浓度应在25％～30％;其次提出了模型改造后的燃烧调整方式,除了富氧二次风流量,所有供风参数均采用原有的负荷曲线,并通过返料器下游的锥形阀来控制炉膛温度;最后提出了模型改造后富氧二次风流量负荷曲线的修正方法.     

大型富氧燃烧锅炉结渣趋势数值模拟分析

富氧燃烧凭借其高效减排的特点,成为了当今研究的热点。针对600 MW锅炉,通过数值模拟研究,分析大容量富氧燃烧锅炉燃用神华煤的结渣趋势,通过分析表明:在富氧燃烧条件下,富氧燃烧锅炉主燃烧区域的水冷壁,以及过热器屏底部的结渣和高温腐蚀倾向有所加剧。     

浅谈富氧燃烧锅炉的一二次风配风特性

富氧燃烧技术是捕获CO2的一种重要技术手段.在O2/CO2环境下,由于CO2的比热、扩散系数以及强辐射特性与常规空气燃烧的差异,使得一二次风的配风特性发生了很大的变化.而一二次风的配风特性直接影响到锅炉的燃烧特性、传热特性以及排放特性等.针对200 MW空气与富氧兼容的四角切圆燃烧锅炉,研究200 MW锅炉富氧燃烧下一次风、二次风及周界风等参数的选取以及相关依据,对富氧燃烧锅炉的配风提供参考.     

高炉煤气锅炉富氧燃烧设计及实践研究

针对某企业220 t/h高炉煤气锅炉在实际运行中存在着燃烧不稳定、热效率低等问题,利用企业富余的氧气资源,开发了高炉煤气锅炉富氧燃烧技术。采用Fluent流体力学软件对燃烧器内空气和氧气预混过程的速度场和浓度场进行了数值模拟,基于正交优化仿真实验对燃烧器结构进行了优化设计。并在实炉上对富氧前后的燃烧状况进行了热态燃烧试验,结果表明通过富氧燃烧技术改造后,锅炉运行热效率和燃烧的稳定性能明显提高。     

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。     

200 MW等级机组富氧燃烧锅炉方案模拟分析

通过数值模拟对200 MW富氧燃烧锅炉设计方案进行研究,对比了切圆锅炉方案和对冲锅炉方案在富氧干湿工况下的运行特点,分析两种方案燃烧温度、氧量、CO等的分布情况,结果表明切圆方案的炉膛温度均匀性好于对冲方案,但是对冲方案的防结焦和高温腐蚀性能好于切圆方案。模拟结果为200 MW级富氧燃烧锅炉的工程设计和运行提供了参考。