国电泰州电厂2×1 000 MW二次再热机组NOx、SO2超低排放技术应用

为使烟气中NO_x、SO₂排放达到超低水平,国电泰州电厂二期2×1 000 MW超超临界二次再热燃煤发电机组SCR脱硝系统采用了驻窝混合技术,烟气脱硫采用了单塔双循环湿法脱硫技术。简介驻窝混合技术机理和单塔双循环脱硫技术原理,介绍国电泰州电厂1 000 MW机组烟气脱硝脱硫设计方案及实施效果。实践结果表明,国电泰州电厂1 000 MW机组采用上述2项技术后,烟气中NO_x和SO₂实现了超低排放,NO_x和SO₂脱除效率分别达到90.3%和99.6%,其排放质量浓度分别为31 mg/m³和15 mg/m³,远低于国家超低排放限值,且优于燃气轮机排放水平。     

1 000 MW超超临界锅炉低NOx 燃烧技术改造及性能优化试验

为降低NO_x排放,某电厂对其1 000 MW超超临界锅炉进行了低NO_x燃烧技术改造。改造后锅炉NO_x排放质量浓度较改造前降低42%,但CO排放质量浓度、飞灰含碳质量分数较改造前均有上升。在分析改造前后锅炉燃烧工况变化的基础上进行了燃烧调整试验,通过改变省煤器出口O₂体积分数、二次风配风方式、OFA风量和SOFA风量,研究了不同工况下锅炉燃烧及NO_x排放特性。调整后锅炉在高负荷下CO排放质量浓度降至100 mg/m³以下,飞灰含碳质量分数降至1%以下。     

富氧燃烧模拟烟气一体化压缩脱硫脱硝试验研究

富氧燃烧是能够大规模商业化捕集CO₂的主流技术之一,为进一步探讨富氧燃烧压缩过程捕集CO₂性能、并同时一体化脱硫脱硝技术的能力,在搭建的50 kg/h规模的试验平台上,通过调整不同的参数,采用液体CO₂洗涤混合气体技术,表明压缩过程可同时脱除NO_x和SO_x等污染物,通过试验进一步研究液气比对NO_x和SO_x脱除的影响。结果表明,整体脱硫率、脱硝率可达98%以上,尾气中SO₂体积分数低于50×10^-6,NO_x体积分数小于30×10^-6,富氧燃烧系统中压缩纯化过程具备实现一体化脱硫脱硝的潜力。     

一种新型中心富燃料直流煤粉燃烧器燃烧性能试验研究

为提升直流煤粉燃烧器在促进煤粉着火燃尽及降低NO_x生成方面的性能，哈尔滨锅炉厂在某原型燃烧器基础上，通过构建两级煤粉浓缩、设置钝体稳燃板及稳燃齿等点火强化及分级燃烧措施，设计开发一种中心富燃料直流煤粉燃烧器。为研究该燃烧器的综合性能，结合燃烧器冷态流动及热态燃烧试验，对比分析原型燃烧器及新型燃烧器的回流区形成、燃烧及NOx生成特性。研究表明，相比于原型燃烧器，新型燃烧器能够在出口处构建更大的回流区分布，且煤粉气流着火位置由90cm附近大幅缩短至10～20cm，煤粉燃烧稳定性明显改善。新型燃烧器在兼顾115mg/m³(O2=6%)较低NO_x排放浓度的同时，能够明显提升煤粉燃尽效果，对应飞灰可燃物含量由6.5～9.5%降低至1.5～3.9%,CO排放浓度由800mg/m³(O₂=6%)以上降低至160mg/m³(O₂=6%)以内，在综合燃烧性能方面较原型燃烧器显现出了更好的优越性。     

基于麻雀算法和深度极限学习机的NOx预测研究

准确的NO_x预测方法对脱硝超低排放和机组的安全稳定运行意义极大。基于烟气含氧量、一次风总量、一次风压、二次风总量、总煤量、各个二次风门开度等分布式控制系统(distributedcontrolsystem,DCS)数据,分别构建用于NO_x预测的基于麻雀算法(sparrow search algorithm,SSA)和深度极限学习机(deepextremelearningmachine,DELM)的SSA-DELM模型和DELM模型。结果表明,构建的预测模型能定量计算出延迟时间。延迟时间为2min时,脱硝入口NO_x浓度的SSA-DELM模型的预测值和实测值的误差较小,其中,SSA-DELM模型对测试样本的均方根误差为0.89mg/m³,DELM模型对测试样本的均方根误差为7.65mg/m³。延迟时间为3.3min时,脱硝出口NO_x浓度的SSA-DELM模型的预测值曲线与实测值曲线基本吻合,SSA-DELM模型对测试样本的的均方根误差为2.18mg/m     

W型火焰锅炉燃烧优化调整试验研究

通过多煤种掺配、配风方式、消旋拉杆位置、运行氧量、磨煤机出口温度、炉膛火焰温度、温度分布等优化调整试验,研究了不同工况下W型火焰锅炉燃烧状况。研究结果表明：燃用无烟煤的机组R₉₀明显偏高,是导致飞灰中碳质量分数偏高的重要原因;配风优化调整后,多处局部的CO体积分数由（3 000~5 000）×10^-6降低至350×10^-6以下,飞灰中碳质量分数降低,锅炉效率提高,NO_x排放控制在规定范围内,燃用无烟煤时磨煤机出口温度可在118℃安全稳定运行;消旋拉杆优化调整后,锅炉效率提高,过热器减温水可降低10 t/h以上,飞灰中碳质量分数也有所下降。     

SCR超低排放综合诊断及闭环优化

针对燃煤电厂烟气脱硝系统存在的流场不均、氨逃逸导致空气预热器堵塞以及NO_x排放不能在全负荷段稳定达标等典型问题,提出了SCR超低排放综合诊断及闭环优化策略。结合某630 MW机组实施超低排放改造具体案例,以在线大数据和性能检测为基础,数值模拟和系统诊断为手段,通过模拟评估及试验分析进行预判,提出改进方案并予以优化、修正和实施,最后结合性能试验对超低排放改造实施效果进行验证。研究结果表明,采用多元手段进行SCR系统综合诊断和闭环优化,NO_x浓度场标准偏差从18.6%下降至4.89%,脱硝效率从86.7%提高至89%以上,NO_x排放质量浓度稳定低于50 mg/m³,SCR系统出口氨逃逸质量浓度从16 mg/m³下降至0.75 mg/m³,超低排放改造效果显著。     

燃煤电厂超低排放的减排潜力及其PM2.5环境效益

燃煤机组在燃用低硫优质煤的基础上采用先进的大气污染控制技术设备,实施主要大气污染物的超低排放,在新建机组与改造机组上均是可行的。长三角、京津冀的燃煤电厂实施超低排放环保改造后,与现有燃煤电厂排放的污染物相比,SO₂、NO_x和烟尘以及烟尘中一次PM_2.5减排比例均在90%以上,SO₃减排幅度也达到70%左右。采用MM5+CULPUFF耦合模型,以江苏省为例,定量模拟研究了2012年江苏省火电厂排放的大气污染物对各地级市PM_2.5的影响,结果表明,对各市贡献的日均浓度最大值介于27.3~42.9 μg/m³,平均为35.28 μg/m³,其中二次PM_2.5占87.4%;实施超低排放后对各市贡献的日均浓度最大值介于6.2~12.5 μg/m³,平均为9.43 μg/m³,其中二次PM_2.5占91.7%。     

煤泥热解气还原NOx的反应机理与CFD耦合计算

为了研究煤泥热解气喷口位置和再燃区过量空气系数对循环流化床锅炉炉内温度场、NO_x的生成浓度和烟气组分变化的影响，采用ChemKin软件，基于煤泥热解气再燃脱硝计算数据，获得包含30种组分和117步基元反应的NO_x还原简化机理，并耦合CFD进行了数值模拟计算。结果表明：煤泥流化床锅炉耦合煤泥热解气再燃会使炉膛高度方向温度升高；煤泥热解气再燃能有效降低NO_x的生成浓度，煤泥热解气喷口位于再燃区上部、中部、下部时NO_x生成的平均质量浓度分别为142.58mg/m³、79.59mg/m³和195.61mg/m³，其中煤泥热解气喷口位于再燃区中部的效果最好。     

300 MW低热值煤超低排放循环流化床发电的设计与运行

介绍了山西国锋300 MW低热值煤综合利用亚临界循环流化床发电项目的设计与运行情况,讨论了超低排放电厂的污染物控制技术的原理与应用情况。该项目采用炉内喷钙脱硫和炉外半干法脱硫控制SO₂、流态重构的节能型循环流化床低氮燃烧技术和SNCR脱硝控制NO_x、布袋除尘控制粉尘。研究结果显示,锅炉运行稳定、高效,满负荷下热效率为90.61%;烟气SO₂排放质量浓度为18.75 mg/m³,NO_x排放质量浓度为40.30 mg/m³,烟尘排放质量浓度为4.9 mg/m³,均达到了超低排放指标,表明循环流化床锅炉采用低氮燃烧和SNCR、炉内脱硫和半干法循环流化床烟气净化、布袋除尘是实现超低排放的可行的技术路线。     

宝日希勒提质褐煤NOx排放特性试验研究

我国褐煤资源较为丰富,干燥提质技术的日益成熟使其大规模利用成为可能。在多路进风一维炉上,对不同含水量的4种宝日希勒提质褐煤进行了不同分级送风比例、不同燃尽风入炉位置和不同煤粉细度下的燃烧试验。试验结果表明：① 空气分级燃烧能够明显降低提质褐煤的NO_x排放水平;② 为使NO_x排放控制达到最好效果,建议褐煤提质后所含水分以9.0%左右为宜;③ 通过燃烧调整,燃用提质褐煤NO_x排放质量浓度可降低至250~300 mg/m³;④ 在燃用提质褐煤的锅炉设计中,不仅应注重空气分级程度和燃尽风位置的选取,还应统筹考虑煤粉细度和含水量。     

循环流化床锅炉超低排放技术研究

循环流化床（CFB）锅炉能够比较清洁地燃烧各种固体燃料,但其如何适应新的国家环保标准,实现SO₂及NO_x污染物的超低排放,需作进一步研究。结合CFB锅炉工程实例,根据煤折算硫分的高低和挥发分高低,分别提出了CFB锅炉深度脱硫及脱硝的技术方案,并对关键技术进行了分析讨论。研究结果表明：针对不同煤种采取相应措施后,CFB锅炉SO₂排放值可小于100 mg/m³,NO_x排放值可稳定在100 mg/m³以下;对于烟煤等高挥发分煤种,若结合SNCR技术, CFB锅炉NO_x排放值可达到小于50 mg/m³的超低排放水平。     

1 000 MW机组降低锅炉NOx排放技术研究与应用

随着国家颁布更严格的NO_x排放标准,锅炉燃烧优化更多采用低氮燃烧技术。将低氮燃烧技术优化和SCR脱硝系统优化相结合,在锅炉低氮燃烧闭环控制系统、SCR喷氨格栅调节门的状态控制器等方面开展了系列研究,制定了优化策略,开发了锅炉燃烧与脱硝运行综合优化系统。工程实践应用表明,在不同负荷工况下,采用锅炉燃烧与脱硝运行综合优化系统后,脱硝效率提高,SCR反应器出口NO_x排放浓度降低,氨逃逸率降低,实现了燃煤机组氮氧化物排放达到燃气轮机的排放标准。     

四角切圆锅炉温度场闭环控制研究

电站锅炉炉膛温度场与煤粉燃烧、工质吸热、NO_x生成及积灰结渣的形成等密切相关,易受到某些未知因素的影响而遭到破坏,进而影响锅炉的安全、稳定运行。对某电厂2号锅炉在300 MW、270 MW、240 MW 3个工况下进行了燃烧调整试验,利用声波测温系统实时采集温度,并将数据处理结果以偏置信号的形式加在原有的信号上,通过控制二次风门开度的大小对温度场均衡性和NO_x排放浓度进行闭环控制优化。试验结果显示,锅炉温度场均衡性变好,NO_x排放浓度降低。该研究解决了温度场只能依据操作人员经验进行调整的不灵活性问题,提高了锅炉控制的智能化程度,对优化燃烧有着重要参考价值。     

现役燃煤机组SCR烟气脱硝装置运行现状分析

为了给燃煤电厂超低排放改造提供借鉴,对国内26个电厂61台采用选择性催化还原（SCR）工艺燃煤机组的脱硝装置运行现状进行了分析,得到脱硝效率、进出口NO_x浓度、氨氮摩尔比、SO₂/SO₃转化率、逃逸氨、运行烟温、系统阻力、温降等脱硝装置各方面实际运行参数,掌握了燃煤机组脱硝装置主要性能。研究结果表明,大部分脱硝装置整体性能较为良好;所存在的问题主要包括：机组炉型、煤质、燃烧工况以及设计裕量等因素导致部分机组脱硝系统入口NO_x浓度偏离原设计值较多,喷氨不合理导致大部分机组氨氮摩尔比偏大并造成逃逸氨浓度超标,部分机组低负荷时脱硝系统入口烟温偏低,部分机组脱硝系统温降较大。对此提出了相应建议及意见。     

峰谷形燃烧对炉内燃烧特性影响的数值模拟

为了深度降低燃煤锅炉的NO_x排放,需要对常规低NO_x燃烧方式做进一步优化。对某采用低NO_x燃烧技术的超超临界锅炉进行数值模拟,研究了“峰谷形燃烧”模式对炉内温度场、组分场、燃尽率和底渣量的影响,并与常规低NO_x燃烧模式进行了比较。结果表明：在保持还原区及燃尽区过量空气系数不变的前提下,“峰谷形燃烧”模式可以较常规低NO_x燃烧模式更进一步降低NO_x排放,不会对整个炉膛内的燃烧、温度分布、炉底渣量和煤粉的燃尽产生明显的影响;某优化工况下,炉膛出口NO_x含量可以较常规低NO_x燃烧模式深度降低达12%。     

切圆燃烧锅炉低负荷NOx 生成浓度偏高的原因及措施

低负荷下NO_x生成浓度较高是燃用高挥发分煤种切圆燃烧锅炉普遍存在的问题,理论分析与试验研究表明：在中、低负荷区间,燃烧初期空气/燃料比的增加是NO_x生成浓度升高的重要原因;在理论分析与试验研究的基础上,对周界风控制方式进行了创新性改进,通过控制不同负荷下周界风的挡板开度,在锅炉效率不变、汽温参数不受影响的前提下,显著降低了中、低负荷区间的NO_x生成浓度。     

2150t/h切圆燃烧锅炉低氧燃烧的试验研究

为了给锅炉低氧燃烧优化提供依据,在2 150 t/h四角切圆燃烧锅炉上进行了燃烧试验,以研究降低炉内氧量对锅炉燃烧的影响。结果表明：稳定工况下,炉膛温度随氧量变化存在一个峰值点,在峰值点两侧,降低氧量对燃烧和锅炉运行参数的影响不同;NO_x排放在炉膛温度峰值点附近存在一个峰值点,在深度降低氧量时存在一个谷值点,仅当氧量位于峰谷值中间区域时,降低氧量能够降低NO_x排放;降低氧量将加大稳定工况的旋流指数和降负荷过程中旋流指数的变化幅度,易引起蒸汽温度偏差大、超温等问题;当降低氧量未使锅炉不完全燃烧热损失明显增加时,会加大变负荷过程炉温、NO_x排放波动幅度,反之,变负荷时风量改变对燃煤放热量的影响,会使负荷变化对炉膛温度、NO_x排放影响降至很小。