百万塔式炉机组神华煤掺烧试验研究

为了研究塔式锅炉掺烧神华煤的适应性,采用预混和分磨2种掺烧方式,不断提高神华煤掺烧比例,评估锅炉运行的安全性、经济性和环保性。试验结果表明,随着神华煤掺烧比例的升高,灰渣含碳量降低,锅炉效率升高。神华煤预混掺烧比例低于75%时,锅炉汽水参数正常,锅炉没有出现结渣现象,锅炉对掺配煤种具有良好的适应性;神华煤掺烧比例高于75%时,锅炉局部出现结渣。分磨掺烧最高掺烧比例达到60%,锅炉局部出现结渣,并且在相同掺烧比例下,分磨掺烧的锅炉效率高于预混掺烧。长期高比例掺烧神华煤时,应注意加强燃烧器区域和一级过热器区域的监测,避免形成大渣块。     

高钠煤掺烧煤矸石固钠和协同作用研究

为研究高钠煤掺烧煤矸石抑制煤灰沾污结渣可行性,采用热重分析仪和固定床反应器考察了二者掺烧性能及掺烧对煤灰中Na保留的影响。通过掺烧前后灰渣中Na含量的差异,评价高钠煤掺烧煤矸石提高Na在灰渣中保留的可行性。通过对比理论和试验燃烧失重和质量变化速率,确定二者掺烧中协同转化性能。试验用高钠煤中的Na主要以水溶性、酸溶性和胺溶性钠为主,但燃烧前后均未检测到含钠化合物的晶体衍射峰。掺烧可显著提高灰渣中钠含量,当高钠煤燃烧中添加10%煤矸石时,灰渣中Na含量提高50%～75%,证实了掺烧煤矸石可实现燃烧中固钠。同时,掺烧提高了燃烧反应速率,降低了最大燃烧失重峰温,表现出明显的协同转化作用。通过进一步优化掺烧工况,有望实现高钠煤与煤矸石协同、高效、安全转化,达到节能减排目的。     

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。     

超临界直流锅炉燃烧优化调整试验研究

研究了参数变压运行直流炉的运行氧量、SOFA风投运组合、二次风投运组合等对锅炉效率、NOX排放的影响。在机组660MW负荷及试验煤种下,燃烧优化运行控制方式。     

135 MW机组锅炉掺烧半焦试验及经济性分析

为了推广半焦在大型煤粉锅炉上的应用,通过在135 MW煤粉锅炉上的半焦掺烧性能试验,分别从电厂锅炉效率、厂用电率、供电煤耗、环保指标、检修维护成本以及煤炭价格等方面分析了煤粉锅炉掺烧半焦对电厂供电成本的影响。研究结果表明,掺烧30%左右的半焦对锅炉运行经济性影响较小,在目前的煤炭价格下,掺烧30%半焦时机组运行经济性变化对供电成本的影响在1%以下,半焦自身价格是影响其在电厂大规模推广应用的核心因素。     

东锅300MW循环流化床锅炉掺烧煤泥技术探讨

主要针对2×300MW流化床机组,通过掺烧煤泥对锅炉各项指标所产生的影响进行了试验和分析,试用效果良好,希望对流化床锅炉更好的掺烧煤泥有一定的借鉴意义。     

循环流化床锅炉掺烧煤泥发电技术及其应用

煤泥掺烧发电是煤泥综合利用的最重要方式;循环流化床锅炉燃烧技术与高压管道输送技术成功解决了工业化燃用煤泥过程面临的难题。通过分析CFB机组煤泥掺烧关键环节,及其掺烧煤泥对机组运行工况的影响,并且对比了多台机组煤泥掺烧前后的经济性差异,证实CFB机组掺烧煤泥技术可行,经济效益好。     

300 MW循环流化床锅炉大比例掺烧煤泥试验研究

循环流化床锅炉大比例掺烧煤泥是一种处理煤泥等低品质煤的有效手段。利用一维小室模型对掺混不同比例煤泥的CFB锅炉运行工况进行模拟,研究了掺混煤泥比例对CFB锅炉炉膛内物料平均粒径、颗粒停留时间以及炉膛上部物料浓度的影响,确定了大比例掺烧煤泥条件下的流态优化条件。模拟结果表明,增加煤泥比例可以提高物料循环流率和中间粒径档位(0.1~0.3 mm)颗粒在炉内的停留时间,改善燃料的燃尽率,提高煤泥比例还可以增加炉膛上部的颗粒浓度,有利于提高炉膛上部的传热,降低炉膛温度,便于污染物的控制。根据盘北电厂300 MW循环流化床锅炉机组大比例掺烧煤泥的运行数据,分析了掺烧煤泥比例对床温、排烟温度、底渣与飞灰含碳量的影响。当锅炉负荷为300 MW时,掺烧煤泥后床温明显降低,飞灰含碳量和排烟温度随着掺烧煤泥比例的增加而增大,底渣含碳量则随着掺烧煤泥比例的增加而降低。为了实现大比例掺烧,建议控制矸石的入炉煤粒径,且需要强化尾部吹灰或适当调整尾部受热面。     

300MW锅炉四角切圆燃烧调整优化试验研究

针对大型电站锅炉存在的水冷壁结渣,底渣量大且可燃物含量高以及主再热蒸汽温度偏低等问题,结合电厂习惯运行方式,进行了一系列的燃烧调整试验。通过重新布置炉内布风、减小下层给粉机转速的方法对其进行改造。试验结果表明：不同的配风方式对锅炉燃烧有明显影响;二次风缩腰配风是合适的配风方式。投用周界风有利于防止水冷壁的结渣和高温腐蚀。减小下层给粉机转速,火焰中心上移,提高了主再热蒸汽的温度。改造后锅炉效率有所提高。     

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。     

神华石炭-侏罗纪煤掺烧的结渣性能

神华侏罗纪煤具有易燃、低硫、低灰等优点,但存在易结渣等不足之处;神华石炭纪煤结渣特性则明显优于前者;侏罗纪煤与石炭煤掺烧,可充分利用石炭煤灰的高熔融温度特性以降低混煤的结渣倾向,并保持侏罗纪煤的易燃特性以提高混煤的火焰稳定性,具有低硫、低灰、较高热值、较低钙含量、低结渣、易燃烧等优点,保证了神华配煤在以非神华煤设计的锅炉中不会带来运行上的困难。笔者通过试验提出的神华两类煤掺烧结渣趋势变化图可为神华配煤方案的设计提供依据。     

锅炉全烧准东煤沾污结渣特性分析

针对燃烧新疆准东煤存在结渣、沾污等问题,在新疆宜化150 t/h锅炉全烧准东煤进行实炉测试试验。在全烧准东煤期间,对锅炉炉膛水冷壁、过热器、低温受热面、底渣的结渣形态观测,对以上各部位渣样取样分析。结果显示,锅炉全部燃烧准东煤时存在严重的结渣与沾污问题。结合实验室试验研究及本次实炉测试试验,认为结渣、沾污主要原因是由于煤中钠的氯化物、氧化物、单质气化后形式挥发到烟气中冷凝在高温管壁,与烟气SO_2、Fe_2O_3等化合生成硫酸盐沉积,煤中铁矿石分解后与CaO、Al_2O_3等形成低温共融化合物,降低灰熔融性温度,增加准东煤灰结渣、沉积倾向,煤中高钙、高水分加速了烟气低温段的积灰。     

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。     

Ash deposition behavior of upgraded brown coal in pulverized coal combustion boiler

Ash with a low melting point causes slagging and fouling problems in pulverized coal combustion boilers. Ash deposition on heat exchanger tubes reduces the overall heat transfer coefficient due to its low thermal conductivity. The purpose of this study is to evaluate the ash deposition for Upgraded Brown Coal (UBC) and bituminous coal in a 145 MW practical coal combustion boiler. The UBC stands for Upgraded Brown Coal. The melting temperature of UBC ash is relatively lower than that of bituminous coal ashes. Combustion tests were conducted on blended coal consisting 20 wt.% of UBC and 80 wt.% of bituminous coal. Before actual ash deposition tests, the molten slag fractions in those coal ashes were estimated by means of chemical equilibrium calculations. The calculation results showed the molten slag fraction for UBC ash reached approximately 90% at 1523 K. However, that for blended coal ash decreased to 50%. These calculation results mean that blending UBC with bituminous coal played a role in decreasing the molten slag fraction. This phenomenon occurred because the coal blending led to the formation of alumino-silicates compounds as a solid phase. Next, ash deposition tests were conducted using a practical pulverized coal combustion boiler. A water-cooled stainless-steel tube was inserted in locations at both 1523 K and 1273 K in the boiler to measure the amount of ash deposits. The results showed that the mass of ash deposition for blended coal did not greatly increase, compared with that for bituminous coal alone. Therefore, appropriately blending UBC with bituminous coal enabled the use of UBC without any ash deposition problems in practical boilers.     

煤制天然气酸性气入煤粉锅炉掺烧的研究与实践

煤制天然气产生的酸性气通常采用克劳斯硫回收和氨法脱硫进行处理,难以满足国家超低排放的标准要求,为此提出了将酸性气体送入煤粉锅炉掺烧的方案。以低温甲醇洗酸性气为对象,对不同工况下的酸性气入锅炉掺烧后的燃烧状况和气体成分进行了模拟计算和分析研究,在此基础上进行了煤制天然气项目酸性气入锅炉掺烧的改造。研究和实际运行表明:掺烧酸性气后,未对锅炉造成明显不良影响,结渣情况可控,氨法超低排放脱硫系统能达标排放;锅炉给煤量减少,具有较好的节能效果。     

煤种性质对煤粉工业锅炉结焦的影响

燃煤锅炉内结焦会对锅炉运行的安全性和经济性造成极大损害,因而分析影响燃煤锅炉结焦的因素,进而有效预防燃煤锅炉结焦至关重要。在实际应用中,针对影响燃煤锅炉结焦的不同因素,可采取不同的预防措施。研究发现煤的灰熔融性温度、煤粉颗粒大小、锅炉燃烧气氛、一二次风动力场、锅炉截面热负荷和锅炉热负荷等都会影响燃煤锅炉结焦。为了解决某地区煤粉工业锅炉预燃室、炉膛、对流受热面大面积燃烧结焦问题,笔者结合燃煤锅炉燃烧结焦的机理,先后采取调整燃烧气氛、增大二次风刚性、减小煤粉颗粒粒径、更换孙家岔煤粉等措施对不同条件下的结焦现象进行对比分析,发现煤种、煤粉粒径大小是影响某地区煤粉工业锅炉燃烧结焦的因素。通过SEM-EDS(扫描电镜和能谱分析)对锅炉焦块进行微观形貌与元素组成分析,现场取样锅炉现用煤粉和孙家岔煤粉进行煤质及灰成分对比分析,并根据灰成分进行结渣性判别指标计算,结果表明锅炉燃烧现用煤种灰熔融性温度较低,煤灰软化温度Ts为1 170℃,小于1 200℃,为易熔煤,容易结渣,属于典型的易结焦煤种;结渣性判别指标计算结果显示,4项指标评价为"严重",1项指标评价为"中等",结渣性严重。综合分析认为:锅炉燃烧煤种发生改变,煤的灰熔融温度较低是影响某地区煤粉工业锅炉燃烧结焦的最本质因素。为进一步解决现场实际问题,采取破坏煤灰中酸碱平衡,提升煤的灰熔融温度,配合调节煤粉粒径等措施,如对锅炉现用煤种掺混5%的石英,提高煤灰中Si O2含量,掺混后煤粉的灰熔融温度达到1 280℃,提高了110℃;调大煤粉磨机频率,从19 Hz增大到22 Hz,煤粉粒度(200目,0.075 mm)过筛率从70%增大到85%。经过上述调整后,锅炉运行平稳,结焦状况显著改善,燃烧调整措施取得了较好的效果。     

高钠煤灰烧结特性研究进展

中国新疆准东煤具有储量巨大、开采成本低、挥发分高、硫含量低等特点,是优质的动力用煤。但准东煤钠含量高,燃烧利用时易在受热面上形成烧结性积灰,产生严重的结渣,极大限制了高钠煤的开发利用。因此,要实现高钠煤的清洁高效利用,需充分认识高钠煤灰的烧结特性。总结了高钠煤积灰结渣机理,概述了高钠煤灰烧结机制,探讨了二者之间的内在关联。高钠煤在燃烧过程中,煤中碱金属(主要为钠)释放并以Na_2SO_4、NaCl及Na的形式存在于烟气中,与受热面接触并于其上冷凝形成黏性内白层,内白层捕获飞灰颗粒后反应生成低熔点化合物,其烧结温度降低,使锅炉受热面上发生沾污增强型的"沾污烧结"过程。高钠煤灰的烧结过程包含固相烧结、液相烧结和气相烧结3种方式,对煤灰烧结过程的影响因素包括反应温度、化学组成、煤灰粒径、反应气氛、添加剂种类、锅炉设计和锅炉运行工况等。其中添加剂按氧化物种类可分为碱性氧化物和酸性氧化物,一般情况下碱性氧化物可以降低煤灰烧结温度,酸性氧化物可提高煤灰烧结温度。未来对于提高高钠煤灰烧结温度的研究方向可从新型添加剂出发,找到既能固定烟气中的钠,又能与灰渣中的低熔点含钠矿物质反应生成高熔点化合物的单一或混合成分的添加剂。同时,关于钠蒸气对积灰结渣在微观层面上的动态特性的影响机制也需进一步研究。概述了煤灰烧结温度的测量方法,热导率分析法、压力测量法、热机械分析法、筛分法和压降法,其中压降法是目前为止测量烧结温度较为准确的方法。介绍了上海理工大学碳基燃料洁净转化实验室在高钠煤灰烧结特性方面的研究方向,以期为解决燃用高钠煤锅炉积灰结渣问题提供参考。     

动力用煤结渣特性的研究

通过对焦作无烟煤、山西河津瘦煤、山西洪洞1/3焦煤、济源焦煤、陕西榆林长焰煤五种煤样的结渣特性、煤灰成分、煤灰灰熔点的测定,运用指数判别法研究了煤的结渣特性.研究表明,影响煤结渣特性的因素很多,其中煤质特性是主要因素,对电站锅炉的安全经济运行具有重要意义.     

煤粉锅炉高效低NOx局部富氧燃烧技术模拟研究

针对某公司150 t/h煤粉锅炉燃烧效率低、NOx排放浓度高、炉膛结焦等问题,提出了用富氧风作为炉顶燃尽风和贴壁风的分级燃烧新思路,采用计算机数值模拟技术和k-e- -g气相湍流燃烧模型及煤双挥发反应热解模型,对锅炉炉内速度场、温度场及燃烧过程中的NOx生成浓度进行数值模拟. 技术改造后锅炉的燃烧效率保持在96%以上,锅炉综合热效率在91.40%以上,NOx排放量为625~763 mg/m3,未发现炉膛水冷壁和高温过热器上有结渣现象.