660 MW机组锅炉稳燃改造方案研究

  目的  为了解决电站锅炉深度调峰过程中出现稳燃差、水动力不稳定、SCR入口烟温过低等问题,锅炉稳燃改造势在必行。  方法  文章以某660 MW火电机组锅炉灵活性改造为例,提出了两种有效的稳燃改造方案,分析了燃烧及制粉系统改造后对炉膛和NO_x排放影响。  结果  两种改造方案均可提升锅炉超低负荷稳燃特性,燃烧及制粉系统改造后对炉膛和NO_x排放影响小,在技术可靠性、施工难度及工作量等方面水平相当,相比之下方案一略优。  结论  两种改造方案经理论验证切实可行,可为同类型机组进行灵活性改造提供技术参考。     

大型燃煤锅炉深度调峰关键问题探讨

  目的  随着我国“双碳”目标的制定及构建清洁低碳、安全高效现代能源体系的迫切需求,可再生能源在电网中的发电比例将逐年提高。但因其自身的随机性及间歇性特点,可再生能源对电网调峰的贡献极其有限。为了提高对可再生能源的消纳能力,具有良好调峰潜力的煤电机组正担负着电网中基础调节能源的重要角色。其中,燃煤锅炉作为煤电机组的前端核心系统,其低（变）负荷运行性能直接影响着煤电机组的整体调峰能力。  方法  为此,文章从燃煤锅炉低（变）负荷运行过程中的燃烧稳定性、运行可靠性、环保性及经济性需求出发,首先总结了大型燃煤锅炉深度调峰所面临的关键问题,并分别从低（变）负荷运行下的燃烧稳定性、机组运行环保性和经济性、主要辅机适应性和安全性及热电机组的热电解耦四个方面,对目前的主要研究内容及进展进行分析总结。  结果  在此基础上,提出对燃煤锅炉调峰能力深度提升技术的研究及发展展望。  结论  通过文章分析得出,为了发挥燃煤锅炉在提升电网调峰能力方面的先发优势,应从燃煤锅炉的整体系统出发,综合开展主要辅机运行状态监测及评估、燃烧性能关键影响因素研究、过程智能优化控制及预测,从而提升燃煤锅炉在低负荷运行、快速启停及升降负荷过程中的综合性能。     

燃煤机组低负荷工况下安全稳定运行研究

[目的]近年来,我国的可再生能源发电机组装机容量大幅增加。为消纳可再生能源,燃煤机组承担电网调峰任务已成为未来的发展趋势。燃煤机组承担调峰任务后将长时间运行在低负荷工况,将面临各种潜在的不安全风险威胁机组的安全稳定运行。[方法]详细分析了燃煤机组低负荷工况下面临的锅炉燃烧稳定性、锅炉水动力安全性以及炉膛和制粉系统爆炸等重大潜在风险。[结果]从工艺系统设计、运行方式和控制系统设计等方面,对燃煤机组低负荷工况下安全稳定运行的主要改造技术进行了汇总和探讨,提出了燃煤机组在低负荷工况下安全稳定的系统性方案。[结论]研究成果可为各燃煤机组实施宽负荷技术改造提供思路和帮助。     

切向燃烧摆动喷口附加进风诊断模型

利用二次风挡板和炉膛阻力特性的冷态测试结果,并根据实际运行时锅炉风箱与炉膛出口之间的差压、二次风挡板开度和风粉质量流量等参数,得到风箱与炉膛出口差压对烟风质量流量的跟随特性,采用多个负荷工况的测试数据,以炉膛出口过量空气系数计算值和测量值的偏差平方和最小为原则,建立了切向燃烧摆动喷口附加进风质量流量运行评估模型.在1台实际运行锅炉上的应用表明:利用该评估模型所得计算结果与设计数据相当,炉膛出口过量空气系数的计算结果与实测值吻合;该评估模型可用于燃烧器喷口状态诊断.     

过量空气系数对旋风锅炉纯高碱煤燃烧及NO_x释放影响特性研究

针对新型纯燃高碱煤旋风液态排渣锅炉,用数值方法研究了旋风液态排渣锅炉炉内空气动力场、温度场及组分分布特性,揭示了过量空气系数对旋风液态排渣锅炉燃烧及NO_x释放特性的影响,确定了最佳过量空气系数。研究结果表明:旋风液态排渣锅炉整体空气动力特性良好,炉内燃烧稳定,颗粒停留时间长;在叶片倾角为30°时,随着过量空气系数α由1.1增加至1.25,炉膛出口烟温逐渐升高,炉膛出口NO_x浓度在α=1.25时升高至1 026.84 mg/m~3。综合考虑,选取过量空气系数α为1.15,此时炉内温度分布合理,颗粒停留时间较长,炉膛出口NO_x浓度较低。     

深调峰工况下锅炉虚假水位预测

  [目的]  火电机组深调峰工况运行“虚假水位”现象严重影响机组安全运行,准确预测虚假水位出现时刻和幅度能够优化控制系统设计。  [方法]  研究思路为:将实际水位看作真实水位和虚假水位两部分的叠加,先根据能量平衡和物质平衡建立汽包水位模型计算出真实水位,再用实际水位减真实水位得到虚假水位,然后利用小波分析燃料量、汽包压力等信号与虚假水位信号在不同时间空间尺度下的相关性。  [结果]  通过对某600 MW机组深调峰负荷段运行数据进行分析,发现通过机理建模有效消除了给水流量和蒸汽流量对虚假水位信号波动的影响;在0.062 5 Hz至0.125 Hz频段,燃料量和汽包压力分别与虚假水位信号呈强相关性。  [结论]  可以辅助判断虚假水位的产生及其波动幅度。     

深度空气分级对旋风燃烧锅炉NOx释放影响研究

针对纯燃高碱煤旋风液态排渣锅炉局部高温以及NO_x排放高等问题，通过ANSYS软件数值研究了不同深度空气分级方案对旋风液态排渣锅炉炉内温度场、组分场及NO_x浓度分布的影响。研究结果表明：深度空气分级燃烧不同工况设置合理，形成了良好的富燃料的主燃区与富氧燃尽区，炉内燃烧稳定，旋风燃烧器逆向布置可促进煤粉燃尽，提高锅炉效率。不同深度空气分级工况下，炉内各组分分布特性一致。同时确定了主燃区最佳过量空气系数为0.85,燃尽风量选用逐层降低布置可实现最佳低氮排放，炉膛出口烟温最低为1 375.45 K,炉膛出口NO_x浓度最低为391.14 mg/m³。     

CFB调峰锅炉NO_x排放特性试验研究

目前燃煤锅炉深度调峰运行造成效率降低及污染物排放难以控制是普遍存在的问题,通常对锅炉进行燃烧优化试验,以解决调峰运行时负荷降低的稳燃问题,达到控制污染物排放目的。通过对唐山某电厂150MW CFB机组进行试验,分析在变工况运行时NO_x释放与相关影响因素的关系特性。结果表明:随机组负荷增加、水煤比降低、氨氮比提高,有利于控制NO_x的排放;烟气氧含量控制在5%以下,并且保持脱硝过程在最佳的SNCR反应温度区间,可有效提高脱硝效率,但不能单独改变炉膛的一、二次风比,还要综合床温、过量空气系数等其他因素。文中研究结果可为CFB电站深度调峰提供参考。     

过量空气系数对电站锅炉NO_x排放特性的影响

空气分级燃烧是一种降低NO_x排放的技术,文中在应用该技术的前提下,对不同过量空气系数下的燃烧工况进行了模拟研究。结果表明,随着过量空气系数的增大:1)烟气在炉内停留时间缩短,气流混合强烈,燃烧条件得到优化;2)炉膛火焰中心逐渐下降,主燃区温度不断升高,而炉膛出口烟温却呈下降趋势;3)主燃区CO浓度明显降低,还原性气氛得到减弱;4)炉膛出口NO_x浓度呈增大趋势。     

一种倒置炉膛的煤粉工业锅炉火焰中心位置系数修正

针对某台燃烧器竖直布置于炉顶的倒置炉膛煤粉工业锅炉运行期间出现炉膛出口烟温实际值低于设计值问题,以热力计算为基础,使用不同炉膛出口烟温计算公式对炉膛出口烟温实际值低于设计值问题展开分析研究。通过计算结果对比分析发现,与电站锅炉火焰中心多是水平方向的偏移不同,锅炉负荷、三次风等造成火焰中心竖直方向的偏离是导致该锅炉炉膛出口烟温实际值低于设计值的主要因素,结合锅炉负荷及三次风变化对炉膛出口烟温的影响引入无量纲参数S_f,利用多元回归分析方法对火焰中心影响因子M进行修正;将炉膛出口烟温设计值与实测值缩小至0～20℃之间,得到了更能反应锅炉实际运行状态的炉膛出口烟温计算公式。     

1 000 MW燃煤机组引风机与增压风机改造研究

  [目的]  为确保锅炉烟气系统的正常运行,国内燃煤发电机组实施超低排放改造后,引风机及增压风机需要进行改造。  [方法]  以某1 000 MW燃煤机组为例从技术角度对引风机及增压风机三种可行的改造方案(只改引风机、只改增压风机以及增引合并)进行了比较,并结合工程实际情况进行了经济计算。  [结果]  得出增引合并方案的综合技术经济性最优。  [结论]  此比选方法和改造方案对其他燃煤机组引风机改造有较高的参考价值。     

循环流化床锅炉低氮燃烧的CPFD数值模拟

针对某75 t/h循环流化床锅炉炉膛出口NOx排放超标问题进行分析探讨,以合理的低氮燃烧控制技术为主,辅以SNCR烟气脱硝技术,争取达到NO x超净排放要求。采用CPFD计算方法对循环流化床锅炉炉膛内的气固流动和燃烧特性进行数值模拟,运用低过量空气燃烧法和空气分级技术对锅炉进行低氮燃烧控制,研究一、二次风配比、二次风射流、过量空气系数、循环倍率和颗粒粒径等因素对炉内燃烧及NO x排放的影响。结果表明:通过低氮燃烧控制后,炉内速度场和温度场分布均匀,炉膛出口处烟气流速增加,炉膛平均烟温和出口氧浓度降低,还原性气体CO浓度和优化前基本相同,炉膛出口NOx浓度降低,减排效果显著,为以后的锅炉运行提供实际指导经验。     

燃煤电厂锅炉最低稳燃负荷估算方法

  目的  项目实施前需要预评价燃煤电厂灵活性运行的性能，其中包括锅炉最低稳燃负荷技术指标的预测。原有的经验和算法不能满足电厂灵活性评价需求，需结合目前设备能达到的性能指标，拟定新的锅炉最低稳燃负荷的半经验计算曲线。  方法  结合文献资料与工程经验，选取与稳燃指标关联性强的参数，采用统计和回归的方法，拟合出半经验计算曲线。  结果  以煤的挥发分V_daf、燃烧器总出力裕量系数φ作为自变量，并结合最小点火能量的统计分析值，可得到锅炉最低稳燃负荷的理论指标。  结论  新的计算曲线以工程资料可获得的已知参数作为输入，可相对精确地测算出不同条件下锅炉最低稳燃负荷的理论值，与实际运行试验数据吻合，可作为工程设计的工具。     

燃煤机组空预器低温腐蚀解决方案浅析

  [目的]  空预器低温腐蚀危及电厂锅炉的运行安全,需要对解决燃煤机组空预器低温腐蚀的不同方案的技术特点进行分析比较。  [方法]  分析了空预器的低温腐蚀解决方案。通过技术分析、能耗分析对提高空预器冷端空气温度暖风器方案和热风再循环方案进行了技术探讨。  [结果]  暖风器方案和热风再循环方案在解决空预器的低温腐蚀问题上各有其技术特点,暖风器方案虽然设备初投资比较大,但其系统特点具有明显的优势。  [结论]  对于空预器的低温腐蚀问题,暖风器方案的适用性更广。     

楼宇型天然气分布式能源系统的典型案例分析

  目的  以各类建筑全年典型日冷、热、电负荷需求作为计算基础,得出分布式能源系统优化配置和运行策略。  方法  能源站配置了内燃机、烟气-热水型溴化锂机组、离心式电制冷（热泵）机组、地源热泵、天然气热水锅炉及水蓄冷（热）罐等多种节能节资装置,实现了能源的梯级利用,更好地匹配用户端负荷需求。  结果  研究结果表明,在技术、经济上具有一定的可行性。  结论  能源站合理配置机组可节省投资,环保节能。利用峰谷电价差,降低运行费用,提高系统效益。     

Test of a small domestic boiler using different pellets

This paper presents results from an experimental study performed on a 13 kW_th commercial domestic boiler using pellets as fuel. Four different types of pellets were used and, for each one, the boiler was tested as a function of its capacity and the fan regulation affecting excess air. Measurements were performed for boiler heat load, pellets consumption rate, flue-gas temperature and composition. Mass balances allowed the calculation of the flue-gas flow rate and associated heat losses. Losses from incomplete combustion have also been quantified. Under boiler steady-state conditions the flue-gas O₂ concentration changes with boiler load and ventilation due to the regulation scheme of the boiler. Flue-gas CO shows a minimum for values of O₂ in the flue-gases of about 13%. NO_x emissions are independent of excess air for low values of nitrogen in the fuel whereas, for larger values, NO_x emissions increase with the O₂ present in the combustion products. The fractional conversion of the pellets nitrogen into NO_x is in line with literature data. The boiler start-up was characterised by the temperature evolution inside and above the bed showing the propagation of combustion in the bed during about 10 min. During boiler start-up, a maximum in CO emissions was observed which is associated with the maximum combustion intensity, as typified by the flue-gas O₂ concentration and temperature, regardless the pellets type.     

双燃料煤粉流化床复合燃烧锅炉的物质平衡与热量平衡

本文分析了双燃料粉流化床复事燃烧锅炉的物质平衡及热量平衡,得到了炉腔及空气预热器的物质平衡方程,沸腾层及煤粉炉膛的热平衡方程主炉膛出口过量空气系数,锅炉气体及未完全热损失,固体未完全损失的计算公式。     

DZL58-1.25/130/70型链条炉低负荷下的燃烧优化

链条炉低负荷运行时,存在热效率低、燃烧不完全等问题。燃烧优化可以达到节能减排的目的。本文认为链条炉的煤层厚度、炉排行进速度通过试验方法进行优化,是链条炉低负荷运行时实现燃烧优化的因素之一。结合在线仪表或采用烟气、煤质分析设备进行实际工况的热平衡测试,以烟气过量空气系数、炉渣含碳量、飞灰可燃物含量、热效率作为评判指标寻求优化值并在低负荷运行时执行。选用一台DZL58-1.25/130/70型链条炉在60%额定负荷运行时进行了煤层厚度、炉排行进速度的优化试验,得到优化数值并在运行中得到应用,使该链条炉低负荷运行时热效率有所提高,达到很好的燃烧优化效果。     

主汽压力控制品质与燃料量变化约束关系定量分析

  [目的]  以风电为代表的可再生能源规模化并网造成火电机组发电负荷指令大幅频繁变化,调试协调控制系统参数时需要在汽轮机前主蒸汽压力控制品质与燃料量变化幅度之间做出权衡。  [方法]  从简单一阶惯性对象着手,依次增加积分、纯迟延、非最小相位特性,逐步推导出典型对象调节时间同控制器输出的最大调节量之间约束关系的公式。  [结果]  进一步结合火电机组协调控制系统机侧控制回路闭环情况下锅炉燃料量与机前压力对象模型,得到描述发电负荷指令扰动下机前压力变化与燃料量变化间约束关系的公式。  [结论]  通过仿真实验结果和机组实际运行数据的验证,该公式准确性能够满足实用要求。