350 MW循环流化床锅炉变负荷过程中污染物排放研究

本文基于MATLAB/Simulink平台,针对某350 MW循环流化床(CFB)锅炉,通过建立脱硫脱硝数学模型以及CFB锅炉流动、传热、燃烧整体数学模型,对CFB锅炉炉内生成的SO_2和NO_x进行了数值模拟研究,给出了变负荷过程中,炉内污染物生成的变化情况,并分析了钙硫摩尔比、一二次风配比以及上下二次风配比等参量变化对炉内原始SO_2、NO_x排放质量浓度的影响。仿真结果表明:1)增加钙硫摩尔比可以快速降低SO_2排放,降负荷时,当钙硫摩尔比从2.0升高到2.2时,SO_2排放质量浓度即可降低到降负荷之前的质量浓度水平;2)降低一二次风配比可以有效降低SO_2和NO_x排放,升负荷时,当一次风比从48%降低到42%时,NO_x排放质量浓度降低到低于升负荷之前的水平,降负荷时,当一次风比从48%降低到45%时,SO_2排放质量浓度即可降至降负荷之前的水平;3)增加上下二次风配比可以降低NO_x排放,但会导致SO_2排放质量浓度升高,所以在增加上下二次风配比调节NO_x排放的同时需增加钙硫摩尔比来控制SO_2排放。     

燃气轮机污染物排放影响因素相关性分析

为研究某重型燃气轮机污染物的排放特性,本文监测并获得了某电厂热态启机过程燃气轮机排烟通道内污染物排放数据,分析了NO_x等污染物排放规律,并采用统计学相关性分析方法,研究了燃气轮机负荷、值班燃料流量、空气流量等因素与污染物排放之间的相关性。结果表明:热态启机过程中,值班燃料流量、空气流量与NO_x排放之间呈正相关,NO_x排放随值班燃料流量增加而升高;燃气轮机燃烧调整时,可通过减小值班燃料流量控制阀和燃烧室旁路阀开度来降低NO_x排放。     

1000 MW机组锅炉掺烧贫煤NOx排放的燃烧优化

国内大型燃煤电站锅炉在低负荷运行工况下NO_x排放浓度往往偏高。文中采用燃烧优化运行技术,降低某电厂1000 MW超超临界机组锅炉部分负荷运行时NO_x排放浓度。通过进行现场试验并与历史运行数据比较分析发现,锅炉运行氧量偏高和掺烧贫煤是该锅炉部分负荷运行时NO_x排放浓度偏高的主要原因。试验结果表明,采用燃烧优化技术可有效控制该锅炉低负荷时NO_x排放浓度。无论是单烧烟煤还是掺烧贫煤,在机组负荷为700MW时,采用中间4台磨(B、C、D、E磨)运行的磨组运行方式代替习惯5台磨运行方式,可实现较低的NO_x排放浓度目标和较高的锅炉效率。     

重型燃气轮机燃烧室压力变化对NO_x排放的影响

为了研究重型燃气轮机燃烧室压力变化对NO_x排放的影响规律,基于某重型燃气轮机单管燃烧室,建立了预混燃烧模式下燃烧室三维数值仿真模型。模型采用可实现k-ε湍流模型和有限速率-涡耗散湍流燃烧模型对燃烧室预混燃烧流场特性进行求解,通过热力型和快速型NO_x生成模型对燃烧室NO_x排放进行计算。结果表明:从燃烧室头部至燃烧室尾部,NO_x生成平均质量分数逐步增加;在燃气轮机燃烧室工作压力范围内,随着燃烧室压力的增加,燃烧室出口NO_x生成平均质量分数以及燃烧室内NO_x生成质量分数峰值均逐渐增加。研究结果可为燃气轮机燃烧调整及低NO_x排放提供依据。     

煤粉炉低氮燃烧调整影响因素分析

为控制NO_x排放,在1000 MW锅炉上进行了燃烧调整试验。通过改变氧量、二次风风量、燃尽风风量、一次风风量及锅炉负荷等因素,研究不同工况对NO_x排放浓度的影响。     

电站锅炉NO_x排放特性试验研究

针对某热电厂300 MW锅炉,通过改变燃尽风量、运行氧量、机组负荷等参数,研究了不同燃烧方式对锅炉NOx排放量的影响。结果表明:随着燃尽风挡板开度增大,NOx排放浓度逐渐降低,燃尽风挡板全开时NOx排放浓度比开度为30%时降低19%;随氧量增多,NOx排放浓度逐渐增大,省煤器出口氧量为4.25%时的排放浓度比氧量为3.35%时升高43.5%;在锅炉降负荷过程中,炉膛内含氧量比炉膛温度的影响更大,210 MW负荷下NOx排放浓度比300 MW负荷增大12.8%。     

分级配风对切圆锅炉NO_x生成与燃烧经济性的影响

针对燃用劣质混煤的300 MW四角切圆燃烧锅炉,通过低氮燃烧系统改造与增设燃尽风(SOFA)相结合的方式,用于降低氮氧化物(NO_x)排放浓度。通过三种劣质混煤的实炉燃烧试验获得了SOFA风率,三次风投、退,缩腰配风方式对NO_x排放浓度与锅炉燃烧经济性的影响规律。试验结果表明,随着SOFA风率增加,锅炉热效率随之下降,而NO_x排放浓度呈现出先下降后上升的趋势;制粉系统三次风退出时,NOx排放浓度明显降低,而飞灰含碳量有所升高;此外通过优化缩腰配风,有助于提高锅炉热效率和降低NO_x生成浓度,从而实现低氮燃烧的同时,兼顾锅炉燃烧经济性。     

四角切圆锅炉炉内燃烧数值模拟

为了研究不同负荷下炉内燃烧及污染物排放情况,基于Fluent软件对某台350MW四角切圆燃烧锅炉进行数值模拟,分析随着锅炉负荷的变化,炉内的流场、温度场、组分分布及污染物NO_x质量浓度分布。结果表明:炉内切圆明显,整个炉膛空间存在螺旋上升的流场;燃烧器区域温度最高,炉内温度随着炉膛高度增加而降低;随着负荷降低,炉内温度水平降低,30%额定负荷工况时炉内温度水平偏低,需要考虑炉内煤粉的引燃和稳燃问题;组分场分布与温度场有很大关系,高温区对应高CO浓度场和低CO_2浓度场;在炉膛高温区大量生成热力型NO_x,随着锅炉负荷降低,炉膛出口NO_x质量浓度逐渐降低。     

350MW循环流化床锅炉变负荷过程中污染物排放研究

本文基于MATLAB/Simulink平台,针对某350 MW循环流化床（CFB）锅炉,通过建立脱硫脱硝数学模型以及CFB锅炉流动、传热、燃烧整体数学模型,对CFB锅炉炉内生成的SO2和NOx进行了数值模拟研究,给出了变负荷过程中,炉内污染物生成的变化情况,并分析了钙硫摩尔比、一二次风配比以及上下二次风配比等参量变化对炉内原始SO2、NOx排放质量浓度的影响。仿真结果表明:1）增加钙硫摩尔比可以快速降低SO2排放,降负荷时,当钙硫摩尔比从2.0升高到2.2时,SO2排放质量浓度即可降低到降负荷之前的质量浓度水平;2）降低一二次风配比可以有效降低SO2和NOx排放,升负荷时,当一次风比从48%降低到42%时,NOx排放质量浓度降低到低于升负荷之前的水平,降负荷时,当一次风比从48%降低到45%时,SO2排放质量浓度即可降至降负荷之前的水平;3）增加上下二次风配比可以降低NOx排放,但会导致SO2排放质量浓度升高,所以在增加上下二次风配比调节NOx排放的同时需增加钙硫摩尔比来控制SO2排放。     

联合循环电站余热锅炉全工况烟气脱硝运行分析

燃气–蒸汽联合循环发电机组氮氧化物(NO_x)排放指标趋于更严,国内在役机组面临在干式低NO_x燃烧技术的基础上增加余热锅炉烟气选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝改造的问题。针对此,利用ASPEN PLUS的化工模拟功能,结合典型联合循环机组全工况烟气参数,对余热锅炉入口低浓度NO_x烟气的SCR法脱硝过程进行模拟,通过已有试验数据和运行数据验证了模型的合理性;同时利用VBA程序外嵌的ASPEN PLUS和Excel数据批量计算分析功能,对影响脱硝效率的操作参数进行了分析。结果表明:机组在全工况运行范围内,最佳氨氮比(物质的量比)落在0.8~1.0之间,且随负荷率增加而递增;脱硝效率随停留时间增加而增加;针对案例M701F3型机组,新增的SCR脱硝反应器无需烟气升温改造措施即可使NO_x排放浓度(质量浓度)低于30 mg/m3(标准状态下,氧的体积分数为15%),满足最新环保排放要求。针对机组低负荷时烟气温度偏低及NO_x排放不稳定从而影响脱硝效率的问题,给出了余热锅炉入口NO_x的质量浓度边界曲线,用以判断是否需要采取烟气升温措施。     

四角切圆燃煤锅炉不同燃尽风量下的燃烧特性数值模拟

对某300 MW机组四角切圆燃煤锅炉进行燃尽风配风方式的数值模拟,将模拟结果与实际检测结果进行对比,验证了模型的准确性。模拟结果表明,炉内燃烧温度分布均匀,未出现火焰偏斜、冲墙等现象;在负荷一定的情况下增加燃尽风量,有利于降低排放的NO_x质量浓度;在高负荷下4台磨煤机运行时,应尽量开大上级燃尽风门开度,进一步降低NO_x质量浓度,而飞灰中碳质量分数和煤粉燃尽率等指标变化较小;在较低负荷下3台磨煤机运行时,在保证一定燃尽风量的条件下,应尽量运行下级燃尽风而停运上级燃尽风,不仅有利于维持较低的NO_x质量浓度,而且可以保证锅炉的燃烧效率。     

含氮低热值气体燃烧NO_x排放特性研究

对燃用生物质等含氮固体原料低热值气化燃气时NO_x的排放特性进行实验研究。利用NH_3作为燃气中的含氮组分模化物,与多种组分气按比例掺配组成人工燃气,考察含氮燃气在预混燃烧和强制对流扩散燃烧条件下,NH_3质量浓度、燃烧温度、过量空气系数对NO_x排放的影响。结果表明:含氮燃气燃烧产生的NO_x主要是NO,生成的少量NO_2主要由NO氧化形成;随NH_3质量浓度增加,NO排放质量浓度增加,但是NH_3转化为NO的比例降低,预混燃烧比强制对流扩散燃烧条件下NH_3向NO的转化率高;预混燃烧条件下,温度越高NO排放质量浓度越高,而强制对流扩散燃烧时,NO排放质量浓度在低温区随温度升高而升高,但是在高温区有降低趋势;过量空气系数对强制对流扩散燃烧条件下NO排放的影响大于预混燃烧,过量空气系数对2种燃烧条件下NO_2的排放都有促进作用;在一定的燃烧温度和NH_3质量浓度下,分级燃烧组织中存在一个合适的预混比40%,使得NO的排放质量浓度最低。     

PG9171E燃气轮机低氮燃烧系统改造

结合一台300MW燃气-蒸汽联合循环机组油改气的改造,介绍了燃气轮机排气中NOx的来源和几种低氮燃烧技术,介绍了DLN1.0系统的原理、结构、燃烧模式和控制策略,并对调试中遇到的模式切换故障、模式切换时机组振动大及负荷晃动大的原因进行分析及处理。改造结果表明:燃气轮机NOx排放质量分数小于1.0×10-5,符合环保要求。     

燃气–蒸汽联合循环余热锅炉滑压运行

联合循环机组在运行过程中会偏离设计条件,如燃气轮机排气温度升高、燃气轮机排气流量变化等,但汽轮机依旧按原既定的滑压曲线方式运行,实际运行时偏离最佳的参数匹配。对此,采用MATLAB建立余热锅炉–汽轮机的仿真计算模型,优化得到余热锅炉–汽轮机的滑压参数,比较燃气轮机不同排气条件下余热锅炉最佳滑压曲线的变化情况。结果表明:当燃气轮机效率下降,机组按控制燃气轮机排气温度方式运行时,余热锅炉最佳滑压曲线上移;同时,燃气轮机效率下降导致排气流量上升,使得汽轮机出力升高,在一定程度上减小了燃气轮机效率下降对联合循环机组出力下降的影响。     

1 000 MW机组锅炉NOx排放浓度与主要运行因数的多元线性回归

以某电厂1 000 MW超超临界双切圆燃烧锅炉为研究对象,采用现场燃烧调整试验方法,进行了氧量、负荷、燃尽风量、主燃烧区燃烧器风量和配风方式、磨煤机运行组合方式、燃烧器摆角、煤质等因素对锅炉NOx排放影响的试验研究。试验研究结果表明：对于具有先进低NOx燃烧系统的锅炉,煤质因素是NOx排放浓度的主要影响因素之一;运行氧量变化是NOx排放浓度的重要影响因素,随着氧量增加,锅炉NOx排放浓度呈线性增加;负荷也是NOx排放浓度的主要影响因素,其影响的程度取决于负荷和相应的运行氧量水平;而在保持大量燃尽风实现空气分级燃烧的条件下,主燃烧区燃烧器风量和配风方式对NOx排放浓度的影响是微弱的。在此基础上,应用多元线性回归方法,建立了该1 000 MW锅炉NOx排放浓度与主要运行因素的回归经验关系式,该经验关系式可用于该锅炉NOx排放浓度的在线运行控制和预测。     

600MW机组NO_x“超低排放”自动控制综合优化

对某国产600 MW超临界燃煤机组NO_x排放自动控制存在的问题进行研究,分析造成烟囱出口NO_x浓度控制不理想的原因,提出改进脱硝温度保护、优化锅炉燃烧控制策略、在喷氨控制中增加预测控制及动态前馈的综合优化方法并给以实施,实现机组烟囱NO_x排放小于50 mg/m3的"超低排放"目标,监测数据达到燃机排放水平。     

基于滑动判别算法的低NO_x燃烧优化分析

电站锅炉稳态工况提取是基于历史运行数据实施燃烧优化的基础。对此,提出了一种与改进的置信区间判别相结合的滑动判别算法,筛选得到记录点覆盖的锅炉稳态,并以某亚临界660 MW机组锅炉为例,对历史稳态工况进行提取。基于所得稳态工况的低NO_x燃烧优化分析结果表明:该锅炉NO_x排放质量浓度随负荷的上升呈现先减后增的趋势;在同等负荷水平下,通过增大分离燃尽风(SOFA)门开度、调节煤粉磨煤机组合等措施,可加强分级燃烧效果,减少NO_x生成;掺烧高挥发分低灰分煤种有利于实现NO_x减排。     

整体煤气化联合循环系统变工况特性研究

采用ThermoFlex软件建立了200 MW级整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle,IGCC)系统模型,从系统的角度出发计算研究了200 MW级IGCC系统的变工况特性。详细讨论了燃气轮机负荷、大气环境条件和整体空分系数对系统性能的影响。结果表明,燃气轮机采用压气机进口可转导叶角度调节–等燃气透平初温的调节方式降负荷时,燃气透平排气温度先增加后降低,而系统效率先缓慢降低后快速降低。随大气温度增加,燃气轮机功率、汽轮机功率和系统净功率均下降。在大气温度不变的条件下,大气压力对燃气轮机效率和系统净效率基本没有影响。增加整体空分系数可提高系统净效率,却使系统净功率降低。     

国内科技信息

沸腾炉内二段燃烧降低 NO_x 排放的试验研究在我国,动力燃料以煤为主。NO_x 排放量多,危害严重。在燃煤锅炉中,控制 NO_x 排放的燃烧技术已有很大发展,但是,这些技术在工业中应用尚有技术上不够成熟、经济上投资较大等困难。采用沸腾燃烧技术可以实现低 NO_x 排放。由于在沸腾炉内,NO_x 的形成和燃烧过程同时进行,其物理、化学过程十分复杂。国外对常规一段燃烧沸腾炉 NO_x 的排放有以下两方面的报道:其一是床温对NO_x 排放的影响;其二是炉内过量空气系数对 NO_x排放的关系,即过量空气系数增加时,NO_x 排放量也增加。燃料特性对 NO_x 排放量的影响也在研究中。     

LNCFS燃烧器低NOx燃烧特性试验研究

以超临界600 MW机组锅炉的LNCFS燃烧器为研究对象,分析了省煤器出口氧量、炉膛风箱差压、SOFA风量、CCOFA风量、磨煤机组合方式以及辅助风风量变化对NOx排放的影响.结果表明:在机组负荷600 MW、采用ABCEF磨煤机组合方式、省煤器出口氧量3.3％、炉膛风箱差压800 Pa、SOFA投运3～4层、CCOFA全部投运、辅助风挡板以炉膛风箱差压曲线控制挡板开度的情况下,LNCFS燃烧系统可以将NOx排放浓度控制在250 mg/m3以下,完全满足环保标准要求.