IGCC燃用低热值燃料的燃气轮机运行性能优化

天津IGCC是中国第一座整体煤气化联合循环电站。系统中燃气轮机的燃料为气化炉产生的热值较低的合成气,作为国内第一台应用于IGCC技术的燃气轮机,在运行过程中存在着合成气热值与设计值偏差大、烧嘴过热、燃烧室偏烧等问题。针对存在的问题,首先介绍了IGCC电站燃用低热值燃料的燃气轮机与普通燃气轮机在燃料、燃烧方式、燃烧器结构等方面的区别;然后结合实际运行参数分析,重点对存在的问题提出性能优化方案及措施。对燃用低热值燃料的燃气轮机后续发展具有一定的借鉴意义。     

IGCC电站燃气轮机启动燃料的替换研究

当整体煤气化联合循环(integratedgasification combined cycle,IGCC)电站低热值合成气燃气轮机的启动燃料为柴油时,启动成本高,污染物难以控制。为了解决该问题,一个较适用的方法是将燃气轮机的启动燃料由柴油替换为天然气。但由于2种燃料的燃烧特性的不同,需要对燃机在两种不同燃料下的动态特性进行深入的研究,从而提出相应的改造和运行策略。基于天津IGCC低热值燃气轮机的结构及实际运行数据,建立燃气轮机热力学计算模型,对比分析了燃气轮机启动过程中,柴油量、天然气量随燃气轮机负荷的变化情况;其次计算了燃烧器燃烧天然气时的火焰稳定速度范围和优化燃烧器当量直径的范围;并对该燃气轮机燃烧室内的燃烧过程进行了数值模拟研究。最后提出了燃烧器的改造方案和运行策略,在尽量小的范围内进行改造来实现对柴油的替代而且保证燃机的稳定、安全和清洁启动。     

旋流燃烧器冷态模化试验研究

以石嘴山电厂旋流燃烧器为研究对象,分析其存在的在底灰中含有大量未燃尽黑色块状物(约占底灰的10%)这一问题,通过分析石嘴山电厂旋流燃烧器本身结构特点发现在稳燃环处存在台阶结构,在台阶处易造成煤粉热解堆积,这是造成可燃物损失大的原因。因此提出了将原有稳燃环结构改造成稳燃齿结构,从而降低煤粉在稳燃环的台阶处的堆积,加强扰动和输运能力,强化着火和燃烧。依据冷态相似模化的原理搭建气固两相流冷态实验台,利用试验台分别对原有旋流燃烧器模型和3种改进的燃烧器模型进行气相试验。通过对原有旋流燃烧器模型和改进燃烧器模型的一次风气相冷态空气动力场湍动度和时均速度的研究,对3种改造方案及其原有稳燃环进行比较分析,提出了改进的最佳方案。     

燃用低热值合成气的燃气轮机透平排气温度分散度优化研究

建立了一个关于燃用低热值合成气的燃气轮机的工程热力学模型,利用燃气轮机实际运行数据对该模型进行了校验。利用经过验证的热力学模型分析了该燃气轮机透平出口排气温度不同测点之间分散度较大的原因在于燃气轮机压气机出口至左、右侧燃烧室的压缩空气流量不平衡。根据压气机出口至左、右侧燃烧室顶部环形空间差压以及透平出口排气温度周向差异,给出了一种快速计算分别进入燃气轮机左、右侧燃烧室合成气流量的方法,据此调节合成气流量可以减少透平出口排气温度分散度。计算结果表明,利用该方法调节分别进入左、右侧燃烧室的合成气流量后,燃气轮机左、右侧燃烧室排气经过透平后温度的相对偏差由实际运行的平均3.55%(相当于平均29.7℃)可以减少到平均0.14%(相当于平均1.2℃)。CFD模拟表明,该合成气流量调节方案基本不影响燃气轮机燃烧稳定性,同时会略降低NOx排放。     

锅炉燃烧器烧损原因及防治对策

针对某发电厂４００ｔ／ｈ锅炉存在的锅顺严重烧损问题,进行了燃烧器热态试验。根据试验情况,详细分析了燃烧器烧损的原因,提出解决燃烧器烧损问题的方案。     

锅炉燃烧器烧损原因及防治对策

针对塔里木热电厂75t/h锅炉,原设计为燃烧无烟煤,现在更换煤种为烟煤、锅炉燃烧器、一次风管等严重烧损问题,进行了燃烧器热态测试。根据试验情况,详细分析了燃烧器烧损的原因,提出解决燃烧器烧损问题的方案。     

火电厂锅炉燃烧器烧损的试验研究

徐州发电厂2 号锅炉存在着锅炉燃烧器严重烧损问题。在进行了燃烧热态试验后,找出了燃烧器的烧损原因是炉膛温度偏高、炉膛火焰中心偏斜、煤粉着火距离太近、煤粉细度太细、上层一次风喷口冷却不够、燃烧器的材质与结构设计不当等。为解决燃烧器烧损问题,应改进燃烧器设计,改善燃烧器结构和防磨性能,对于上层一次风喷口,要增加周界风,调整燃烧器的几何参数,加强燃烧器运行的控制和调整。     

锅沪燃烧器烧损原因及防治对策

针对塔里木热电厂75t/h锅炉，原设计为燃烧无烟煤，现在更换煤种为烟煤、锅炉燃烧器、一次风管等严重烧损问题，进行了燃烧器热态测试。根据试验情况，详细分析了燃烧器烧损的原因，提出解决燃烧器烧损问题的方案。     

综合考虑煤粉浓度和温度的燃烧技术

该文将国外高浓度煤粉燃烧技术和国内劣质煤稳焰技术进行了简单的比较和分析；讨论了煤粉和空气的适当匹配，浓度场与温度场的合理配置对提前着火的影响；实验证明了开缝钝体燃烧器综合考虑浓度和温度的稳焰功能．     

LNB改造后燃烧器烧损及NOx 排放高原因分析

以某电厂为例,一期1、2号锅炉在低氮燃烧器（low-NOx burner,LNB）改造后,燃烧器设备先后出现烧损问题,且1号炉NOx排放较2号炉高约100 mg/m3,危及锅炉运行安全及脱硝设备正常投运。针对上述问题,从改造方案、设备制造及运行方式等方面分析了原因。发现：（1）2号炉改造设计没有考虑煤种变化,采用了常规稳燃措施,同时运行期间周界风开度小,导致燃烧器区域出现局部高温,燃烧器防磨陶瓷脱落引起煤粉堆积,并在一次风室内燃烧导致燃烧器烧损;（2）1号炉燃烧器制造过程中各喷口间空隙未按设计要求封堵,煤粉被负压回流带入燃烧器隔板堆积燃烧,导致燃烧器烧损。同时,喷口间隙未封堵造成燃烧器二次风漏风严重,降低了空气分级效果,导致NOx偏高。在原因分析的基础上,采取了相应改进措施。结果表明,改进措施有效解决了1、2号炉出现的问题,可为其他电厂类似问题的解决提供参考。     

V94.2燃烧室结构特点

Siemens公司的V94.2燃气轮机的特点是具有2个筒型燃烧室,每个燃烧室有8个燃烧器,可以燃烧低热值到高热值的多种燃料。混合燃烧器还可实现干式低NOx控制及低CO排放。列出了燃烧室的技术规范,说明了燃烧室的结构和组成部件,并分析了其燃烧方式。该燃烧室的长处是使用寿命长,能抑制偶发的压力波动,燃气在透平进口温度均匀,可靠性高。     

加内置稳焰体的双通道旋流煤粉燃器研究及其在410t／h锅炉上的应用

分析了加内置稳焰体的双通道旋流煤粉燃烧器的稳燃机理，给出了冷态模拟试验测量及研究结果，根据研究结果以山西霍州电厂3号炉的旋流燃烧器进行了改造。工业试验结果表明，该燃烧器具有较好的稳燃性能。     

200MW级整体煤气化联合循环系统中燃气轮机的通流匹配特性

解决燃气轮机的通流问题,确定燃用中低热值合成气燃气轮机的最佳运行工况是研究整体煤气化联合循环（integrated gasification combined cycle,IGCC）系统的重点内容之一。该文对一台200 MW级IGCC机组进行研究,从系统的角度出发提出燃气轮机通流的3种调整方案,并分析方案变化对燃气轮机特性和IGCC系统性能的影响。结果表明,在一定范围内减小压气机入口空气流量或增大透平通流面积,有利于提高燃用中低热值合成气的燃气轮机特性与IGCC系统性能。合理搭配压气机抽气比例和氮气回注量可提高IGCC的系统效率。3种调节方案都存在最佳值,使燃气轮机和IGCC系统获得最大功率与最高效率。研究结果为燃用中低热值合成气燃气轮机的最佳运行工况的确定以及IGCC电站系统的设计和运行提供参考。     

新型钝体稳燃器空气动力场的数值模拟研究

结合某电厂燃用高灰分(50%～55%)、低热值(11.7～13.4 MJ/kg)煤燃烧器改造项目,设计了一种新型结构的稳燃器,以增加燃烧器出口的烟气回流量。以计算流体力学软件为平台,对该稳燃器出口流场进行了详细的数值模拟研究。计算结果表明:该稳燃器比同尺寸单方向布置稳燃器具有更合理的回流区和更大回流量,可避免因回流区过大而产生的结渣问题。数值试验结果为燃烧器的优化设计提供了依据。     

高风温无焰燃烧锅炉特性与开发探讨

介绍一种基于高风温无焰燃烧原理的新型锅炉,探讨在炉膛内实现高风温无焰燃烧的途径及锅炉烧嘴的布置方式,分析锅炉特点和开发的技术路线。该种锅炉关键是应用一种基于分区燃烧和烟气再循环的蓄热式烧嘴。烧嘴蓄热体吸收具有炉膛温度的烟气显热,产生接近炉膛温度的高温空气。烧嘴中可集中或对称布置,设置炉外或炉墙内。保护具有高效节能、低NOx污染和结构紧凑等特点。     

包头第一热电厂8号炉炉膛结焦、过热器超温的试验研究及改造

包头第一热电厂8号炉自投产发电以来，一直存在炉膛火焰温度偏高、水冷壁结焦、燃烧器经常烧损、过热器超温等问题，严重影响电厂的安全、稳定和经济运行，对此提出燃烧器、过热器、蒸汽吹灰系统的技术改造以及加装锅炉一、二次风在线监测系统等综合治理方案。方案实施后，效果比较量著，基本解决了锅炉燃烧设备中存在的问题。     

预燃室型煤粉燃烧器的开发和应用

论述了预燃室型燃烧器的研制、应用和发展过程,分析总结了预燃室型燃烧器在实际应用中的优缺点,重点讨论了该类燃烧器设计及应用中应注意的问题.针对原燃烧器的优缺点,提出了一种新型的预燃室型煤粉燃烧器--新型可调单通道煤粉燃烧器.该燃烧器的一次风从下部进入预燃室,这样就会有一个回流区有利于稳燃;预燃室上部和两侧都有冷却风,有利于冷却;一次风出口还有一可调档板,可调整回流量.经理论计算和现场应用证明,该燃烧器继承了原燃烧器稳燃性能好的优点,克服了结构复杂、结焦烧损、布置困难等缺点,具有推广应用价值.     

多孔介质微型燃烧器内甲烷燃烧特性研究

本文基于微热光伏发电系统,通过实验和数值模拟的方法,对比分析了填充多孔介质前后平板微尺度燃烧器的壁面温度和均匀性变化。同时研究了多孔介质的孔隙率大小对燃烧器壁面温度的影响。研究结果表明,在填充多孔介质后,燃烧器表面的壁面温度明显提高,温度均匀性增大。在研究多孔介质孔隙率的影响时发现,填充较大孔隙率的多孔介质时壁面峰值温度更高,填充较小孔隙率多孔介质壁面温度均匀性更好。     

IGCC低热值燃机启动失败原因分析及处理

简单介绍华能天津IGCC电厂发电工艺流程,介绍低热值燃气轮机的启动过程,针对发电厂燃机在冬季工况下出现的启动失败情况,从燃机点火气系统、进气系统、燃油系统以及燃烧器等方面分析了可能存在的问题并进行排查确认,结合存在问题提出相应的解决措施,最后配合调整燃机启动参数来优化风燃配比,达到优化燃机启动的目的,为冬季工况下机组启动提供有力保障,同时为国内低热值燃机故障处理提供参考。     

干煤粉气化烧嘴隔焰罩冷却水系统技术方案探讨

国内引进的粉煤气化装置烧嘴隔焰罩相继出现泄漏故障,分析认为隔焰罩的冷却水系统工艺不合理是导致隔焰罩泄漏的原因之一。为此,针对气化炉汽/水系统的运行特点,提出了将隔焰罩的冷却水从气化炉的汽/水系统中独立出来,采用温度相对低一些的冷却水作为冷却介质的方案,并设计了隔焰罩冷却水系统的新流程。该方案投资少,并可保持原有系统的完整性。