Shell气化炉掺烧褐煤的应用实践

大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司生产装置气化系统原始设计以褐煤为原料,由于原定供煤煤矿煤质不稳定且供应量不足,导致气化装置无法实现高负荷、稳定运行,企业长期处于亏损状态。为稳定装置生产,借鉴国内其他成功运行的Shell气化炉的运行经验,改设计煤种为烟煤,并通过精选优质褐煤与烟煤混配,以及增设干燥装置对高水分褐煤进行干燥提质,同时控制入炉煤合格的粒度、水分,实现了气化装置的长周期、稳定运行。经测算,相较于单烧烟煤,掺烧褐煤可为企业带来巨大的经济效益。     

D-11D磨煤机出力的理论计算及试验研究

针对某电厂350 MW机组配备D-11D型双进双出钢球磨煤机的制粉系统存在出力不足等问题,本文通过对磨煤机出力的理论计算和制粉系统调整,分析了磨煤机出力不足的原因,提高了制粉系统出力。结果表明:磨煤机出力与通风量正相关,仅调整磨煤机运行方式增加磨煤机通风量并不能真正提高磨煤机的研磨能力。容量风门开度增大,磨煤机通风量增加使得研磨煤量增加的同时,煤粉变粗。如果磨煤机通风量不足,仅增加钢球装载量提高研磨能力也不能有效提高磨煤机出力。煤质变化后,为提高磨煤机出力,在增加钢球装载量,提高磨煤机研磨能力的同时,还需相应增加磨煤机的通风量,增强携带煤粉的能力。磨煤机运行方式未随煤质变化及时调整以及磨煤机钢球装载量不足导致研磨能力下降是造成磨煤机出力不足的主要原因。根据试验结果通过增加磨煤机钢球装载量及磨煤机通风量,保持热一次风母管风压7.0 k Pa不变,A、B、C三台磨煤机运行容量风门开度置于75%时,制粉系统总风量达到209 t/h,制粉系统总出力由128 t/h提高至137. 89 t/h,带负荷能力由280 MW提高至320 MW。容量风门开度置于90%时,制粉系统总出力提高至144.84 t/h,带负荷能力提升至337 MW,制粉系统总出力及带负荷能力显著提高。     

中储式制粉系统锅炉煤种适应性研究与应用

针对目前国内烟煤稀缺、市场供应不稳定、许多电厂转用褐煤时导致原烟煤锅炉制粉系统干燥出力不足以及炉膛结焦等一系列问题,提出对拟燃用褐煤的原烟煤中储式制粉系统进行适应性改造,以达到NOx减排和锅炉安全稳定燃烧的目的。     

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。     

混煤燃烧过程中的交互作用:过量空气系数对混煤燃尽特性的影响

在沉降炉上对无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤以及不同配比(25%、50%、75%)混煤开展了过量空气系数对混煤燃尽特性影响的实验研究。结果表明,混煤燃烧中挥发分高的煤对挥发分低的煤存在促进和抑制2种交互作用。"炉外"掺烧方式下,低挥发分煤与高挥发分煤掺混时,抢风抑制作用表现明显;尤其是掺烧75%高挥发分煤时,抢风抑制作用最为显著;提高过量空气系数可以改善贫氧气氛,减弱混煤燃烧中的抢风抑制作用,提高混煤燃尽率。"炉内"掺烧方式下,过量空气系数的增加,交互作用减弱,各单煤的燃烧独立性增强,混煤燃尽率逐渐接近计算线性燃尽率。     

试论石油焦掺烧煤粉锅炉的运行

从石油焦与烟煤成份的分析及燃烧特性的着手，结合我厂的生产实际与石油焦掺烧煤粉炉的试验数据，分析研究了石油焦对煤粉锅炉运行中稳定燃烧、锅炉热效率、排放指标的影响，进一步阐述了锅炉运行的应变措施，籍以提供一条石油焦在电站锅炉利用的安全经济可靠的途径。     

我公司立磨供热系统沸腾炉风帽的更换经验

正1存在的问题2013年年底我厂对立磨供热系统进行了沸腾炉改造。沸腾炉的突出优点是对煤种适应性广,可燃烧烟煤、无烟煤、褐煤和煤矸石。与以前煤粉热风炉相比,设备减少了,相应的各项费用也就减少了,降低了吨水泥成本。自改造投产以来运行平稳。直     

锅炉制粉系统损耗分析及处理方法

制粉系统是火力发电厂锅炉的重要组成部分,其运行情况的好坏直接影响机组的安全稳定;岱海发电公司制粉系统中磨煤机耗电量占厂用电的8%～10%,一次风机耗电量占厂用电的9%～10%,正压直吹式制粉系统直接影响锅炉燃烧效率,影响锅炉的经济性能。本文通过长期跟踪岱海发电公司磨煤机机械磨损对正压直吹式制粉系统性能（煤粉细度、磨煤机出力特性、电耗变化、磨煤单耗等）的影响,以及运行状况自身（分离器挡板特性、磨辊加载压力、出口风温、通风量、负荷）对制粉系统单耗的影响,通过检修经济性对比,确定最佳的制粉系统定检、大修时期,目的是保证锅炉燃烧效率、保证制粉系统出力的前提下,整体考虑制粉系统经济性,降低制粉系统单耗。     

生物质与煤直接耦合燃烧试验研究

为了研究生物质不同掺烧位置、掺烧比例、生物质一次风温和风率以及不同煤种掺烧后对锅炉NO排放以及飞灰可燃物的影响,基于50 kW下行炉煤粉综合试验台进行了生物质颗粒掺烧热态试验。试验结果表明,生物质输入热量掺烧比例为6%时,生物质从不同位置掺入,NO排放都有一定程度下降,不同位置降幅不同,生物质从还原区送入时NO排放下降幅度最大,烟煤下降幅度为23.47%,贫煤下降幅度为13.64%;烟煤掺烧生物质时从燃烧前期加入利于煤粉燃尽,贫煤掺烧生物质时从燃烧后期加入利于煤粉燃尽,总体上掺入生物质后,炉膛出口烟气温度都有不同程度上升;生物质输入热量掺烧比例从6%提高到12%后,与烟煤耦合燃烧时NO排放降幅从23.31%增至39.5%,与贫煤耦合燃烧时NO排放的降幅从13.61%降至10%,但贫煤作为主燃料时,NO下降绝对值高于烟煤;不同生物质对NO下降幅度与生物质中氮含量相关,氮含量越低,NO下降幅度越大;提高生物质的一次风温,飞灰可燃物含量从13.88%降至7.62%,不影响安全的情况下,应尽量提高生物质一次风温度;生物质一次风率的变化对燃烧效率影响较小。     

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。     

不同干燥程度胜利褐煤燃烧与自燃特性

为了探究高水分褐煤干燥后的燃烧与自燃特性变化,采用一维火焰炉、煤粉着火炉以及自燃试验台对不同干燥程度的胜利褐煤进行了试验研究。试验结果表明,试验样品的着火温度随着干燥程度的增加而降低,随着风煤比的增加而增加,煤粉细度同样会对着火温度产生影响。在燃用干燥褐煤过程中宜采用较高一次风率以提高制粉系统的安全性。胜利褐煤及其干燥褐煤均属于极易燃尽煤种,燃尽率均在99.4%以上,水分的变化对燃尽率影响不大。建议胜利褐煤与20%水分干燥褐煤的运行氧含量控制在3.5%左右。随着干燥程度的加深和粒径的减小,褐煤越容易自燃。胜利褐煤干燥到20%以下可能有自燃的风险。     

循环流化床锅炉浅床运行技术及大型化分析研究

对小容量循环流化床（CFB）锅炉浅床运行技术进行了分析总结,浅床运行方式适合于燃用褐煤及高挥发分烟煤的CFB锅炉,可降低一次风机压头和风机电耗。对于中等容量CFB锅炉,浅床运行可能会导致密相区结焦及燃烧效率降低等问题,为降低飞灰及底渣可燃物含量,需要维持足够的床层高度或风室压力。对浅床运行模式的大型化问题进行了技术分析。     

Identification of reaction zones in a commercial Sasol-Lurgi fixed bed dry bottom gasifier operating on North Dakota lignite

The Sasol-Lurgi fixed bed dry bottom gasification technology has the biggest market share in the world with 101 gasifiers in operation. To be able to further improve the technology and also to optimise the operating plants, it is important that the fundamentals of the process are understood. The main objective of this study was to determine the reaction zones occurring in the Sasol-Lurgi fixed bed dry bottom (S-L FBDB) gasifier operating on North Dakota lignite. A Turn-Out sampling method and subsequent chemical analyses of the gasifier fuel bed samples was used to determine the reaction zones occurring in the commercial MK IV, S-L FBDB gasifier operating on North Dakota lignite. The reaction zones were further compared with the same reactor operating on bituminous coal.Based on the results obtained from this study it was found that about two thirds of the gasifier volume was used for drying and de-volatilising the lignite thus leaving only about a third of the reactor volume for gasification and combustion. Nonetheless, due to the high reactivity of the lignite, the char was consumed within a third of the remaining gasifier volume. Clear overlaps between the reaction zones were observed in the gasifiers thus confirming the gradual transition from one reaction zone to another as reported in literature. Due to the high moisture content in the lignite, the pyrolysis zone in the gasifiers operating on North Dakota lignite occurred lower/deeper in the gasifier fuel bed as compared to the same gasifier operating on South African bituminous coal from the Highveld coalfield. All the other reaction zones in the gasifier operating on bituminous coal were also higher in the bed compared to the lignite operation. This can therefore explain the higher gas outlet temperatures for the S-L FBDB gasifiers operating on higher rank coals when compared to the gasifiers operating on lignite. The fact that the entire reactor volume was utilized for drying, de-volatilisation, gasification and combustion with carbon conversion of >98% makes the S-L FBDB gasifier very suitable for lignite gasification.     

Emission characteristics of NOx and unburned carbon in fly ash on high-ash coal combustion

Three coal sources, two high-ash coals from South Africa and one bituminous coal from Australia, were evaluated at a pulverized coal combustion test furnace. These combustion trials were carried out on different blending ratios with the two South African coal sources. The NOx emission characteristics of these high-ash coals are similar with those of bituminous coals. The combustion efficiencies on the high-ash coals are lower than those of bituminous coals. The high-ash coals do not affect bituminous coal combustion on the blending combustion.     

Effect of Coal Type and Residence Time on the Submicron Aerosol Distribution from Pulverized Coal Combustion

Three types of pulverized coal were burned in a laboratory furnace under various combustion configurations. Pulverized samples of Utah bituminous, Beulah (North Dakota) lignite, and Texas lignite coals were burned at a rate of 2.5 kg/hr in a laboratory furnace. Aerosol size distributions were measured at various positions within the convection section, and temperature and gas compositions were measured throughout. The evolution of the submicron particle size distribution within the convection section for the three coals was similar, although the location of the initial particle mode at the convection section inlet varied with coal type. While staged combustion of Utah bituminous coal had a variable effect on the volume of submicron aerosol produced, staged combustion of the lignites caused a definite increase in the submicron aerosol volume. Vapor enhancement due to a localized reducing atmosphere, which would effect coals of higher ash volatility, is thought to explain this behavior.     

高砷褐煤与低砷烟煤混燃砷的挥发特性及模型

选取典型的高砷褐煤和低砷烟煤,在一维等温燃烧实验台上进行混燃实验,研究温度（600～1100℃）和掺混比（3:1、1:1、1:3）对高砷褐煤混燃砷挥发的影响。实验结果表明：随着温度的升高,单煤及混煤燃烧砷的挥发比例逐渐增大,不同温度下混煤燃烧砷的挥发比例介于两个单煤之间,但砷的挥发比例并不是简单的加权平均,不同温度和掺混比下混煤砷的挥发比例均高于加权值,高砷褐煤中较高的挥发分含量在影响混煤焦炭燃烧的同时也促进了混煤中砷的挥发。因此,提出了综合考虑温度、掺混比和高砷褐煤影响的混煤砷挥发模型,不同温度和掺混比下的模型计算结果与实验值吻合度较好。     

再燃条件下超细煤粉热解碳氢组分的析出特性

利用管式热解炉与气相色谱仪研究了再燃条件下超细煤粉热解过程中碳氢组分的析出规律。试验研究表明：再燃条件下超细煤粉热解时,热解产物中碳氢组分的主要成分是CH4,而C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、C4H10的析出量相对很少;龙口褐煤碳氢组分的析出量最多,神府烟煤次之,晋城无烟煤明显低于前两者;碳氢组分的析出量随煤粉粒度的减小而增加,但煤粉粒度减小到一定程度,煤中碳氢组分析出量的增加出现饱和临界现象。以超细的龙口褐煤、神府烟煤作为再燃燃料,由于挥发分中碳氢组分析出量较多,可以强化对NOx的还原效果。     

浅谈制样过程对烟煤黏结指数的影响

黏结指数是反映烟煤黏结性的重要指标,为了准确测定黏结指数,通过对比试验,从煤的制样和干燥两方面讨论了不同操作方法对黏结指数测定的影响。结果表明,应尽量采用手工的方法或机械多次研磨的方法来制备测定黏结指数所需的煤样,而且样品的干燥不宜在超过规定温度的环境下进行,必须采用标准方式干燥。     

钙基添加剂对不同煤种解耦燃烧下硫释放的影响

煤燃烧后排放的硫氧化物导致的环境污染问题已经引起人们的日益关注。基于一段式和两段式卧式炉,本文探究在传统燃烧和解耦燃烧条件下,温度、煤种以及CaO对燃煤释放SO₂规律的影响。试验结果表明：不同煤种的SO₂释放规律存在差异。随着温度的升高,不同煤种燃烧SO₂的释放量均不断增加,硫的动态析出曲线逐渐由单峰分布转化为双峰分布。传统燃烧模式下,添加的CaO对烟煤、无烟煤和褐煤脱硫效率可以达到70%以上,高氯煤脱硫效率则较低,仅有12.09%～20.45%;随温度升高,烟煤、褐煤和高氯煤的脱硫效率呈现先略微下降,后升高再下降的趋势,烟煤脱硫效率则逐渐降低。解耦燃烧模式下,CaO对烟煤、无烟煤脱硫效率在42.35%～76.23%,褐煤在21.35%～52.63%,高氯煤脱硫效率仍然较低,在8.93%～10.57%;随温度升高,烟煤、褐煤和高氯煤的脱硫效率呈现先增加后降低的趋势,烟煤脱硫效率逐渐降低。解耦燃烧模式下,不同煤种SO₂的总释放量大于传统燃烧模式,添加CaO后脱硫效率小于传统燃烧模式。     

褐煤深度脱水的实验研究

针对褐煤低温烟气干燥技术脱水幅度难以提高,发热量增加不多等问题,提出了低温干燥与深度脱水的联合工艺。研究了不同干燥温度、干燥时间和煤样粒度对褐煤深度脱水效果的影响,结果表明:褐煤深度脱水适宜的干燥温度为500～800℃,较为适宜的干燥时间为80 s左右,当粒度小于50 mm时,干燥产物发热量随粒度变化不大。最后提出了褐煤深度脱水最佳工艺条件和参数,即当预干燥煤的Mar约为18%,煤样粒度为-50 mm,干燥温度为700℃,干燥时间为80 s时,深度脱水产物的Mar为8%,Vdaf在46%左右,折算Qnet,ar约为21 kJ/g。褐煤深度脱水促进了褐煤发热量的进一步提高,实现了褐煤资源的增值,研究结果为褐煤低温干燥与深度脱水联合工艺技术方案的确定奠定了基础。