生物质循环流化床锅炉床温动态模型研究

为明确生物质循环流化床锅炉床温动态特性，建立更加适合生物质的循环流化床燃烧控制系统；通过分析生物质燃烧过程以及燃烧机理，基于即燃碳燃烧理论，建立床温动态模型，并对炉内温度场进行关联度计算分析。结果表明：计算的床温能够基本稳定在实际床温滤波值附近，且床温变化趋势和实际滤波床温相近，验证了模型的适应性和有效性；生物质循环流化床锅炉炉膛上下部的温度关联性差异与含氧量和炉膛温度有关，左右侧温度差异受烟气流量影响较大，在炉膛上部，物料浓度和受热面布置不均也是影响温度特性的重要原因。     

超超临界350 MW富氧燃烧循环流化床设计

富氧燃烧循环流化床是一种新型的碳捕集技术,具有广泛的应用前景。O2/CO2气氛下锅炉受热面的布置与热负荷的分配是阻挠富氧燃烧循环流化床进一步示范的关键问题。本文分别采用Johnsson模型和颗粒团更新模型对350 MW机组循环流化床锅炉进行一维建模,对氧体积分数为30%的富氧燃烧循环流化床锅炉进行了耦合汽水系统的总体概念设计,并与空气燃烧的同等级循环流化床锅炉尺寸进行了对比。结果表明:富氧燃烧循环流化床锅炉的排烟热损失大大减小,设计锅炉热效率可达94.18%;富氧燃烧循环流化床锅炉布风板面积、炉膛截面积以及尾部烟道面积均比空气燃烧循环流化床锅炉大幅减小,但需要增设外置床换热器来吸收热负荷。本研究对富氧燃烧循环流化床锅炉的进一步放大具有借鉴意义。     

循环流化床锅炉快速床流体动力学结构研究

在循环流化床锅炉炉膛内，分为湍流床和快速床两个流体动力学区域。大部分床料储存在湍流床区，而大部分燃料的燃烧及吸收剂的除硫反应是在快速床区进行和完成的。本文论述了快速床区流体动力学的结构；研究了快速床区纵向和横向悬浮密度分布的规律及相应的计算公式。对影响快速床区动力学结构的主要因素，如固体颗粒的循环率、气体速度等进行了试验研究，对循环流化床锅炉的设计和运行有一定的指导意义。     

300MW机组循环流化床锅炉外置床运行特性试验

在测量某台燃用贫煤的300 MW机组循环流化床(CFB)锅炉外置床热力参数及烟气成分基础上,对大型CFB锅炉外置床运行特性进行了试验研究。结果表明:燃烧贫煤的CFB锅炉外置床内存在燃烧现象;不同类型的外置床内吸热份额、燃烧释放热量及流经外置床的循环灰流量不同;通过建立外置床平衡方程或者直接测量外置床烟气成分均可获得满足工程精度的外置床内燃烧释放热量。该研究结果可为超(超)临界CFB锅炉外置床设计与运行提供参考。     

多流程循环流化床锅炉热力计算方法研究

由于多流程循环流化床锅炉炉膛中颗粒运动、燃烧和传热过程的实验结果和工业数据较为缺乏,因此有必要对多流程循环流化床锅炉的炉膛热力计算进行详细研究。根据多流程循环流化床锅炉的特点,推荐了适用于多流程循环流化床锅炉的分离器效率、燃烧份额和传热系数的计算方法,建立了以物料平衡、能量平衡为主的多流程循环流化床锅炉热力计算模型。利用建立的热力计算模型对一台在用的多流程循环流化床锅炉进行了计算,得到了炉内的物料分布、温度分布和热量分布规律。计算结果与该锅炉的工业测试数据的对比分析结果表明了热力计算结果符合锅炉实际运行情况。面向工程应用建立了一种多流程循环流化床锅炉的热力计算方法,可以为工业锅炉设计与改造提供理论指导。     

循环流化床锅炉床压降对飞灰含碳量的影响

在135MWe再热CFB锅炉上对床压降对飞灰含碳量的影响进行了试验,并进行了机理分析。降低炉膛床压降运行,可以降低底部密相区和过渡区物料浓度,增加二次风的穿透能力,使得更多氧气进入中央贫氧区,加强气固混合并提高碳的燃烧效率,进而降低了飞灰中的碳含量。     

富氧燃烧下循环流化床锅炉稀相区传热模型研究

参考国内外相关循环流化床锅炉的传热模型,建立了富氧燃烧条件下循环流化床锅炉稀相区传热模型,对影响传热系数的主要参数进行研究,发现富氧条件下循环流化床锅炉稀相区的传热系数并没有明显变化,烟气成分变化对传热系数的变化影响不大,影响传热的主要因素为循环灰和炉温,并通过试验进行验证。本模型能够较好地反映循环流化床锅炉的传热过程,为富氧燃烧下循环流化床的设计提供参考。     

循环流化床锅炉炉内颗粒分布平衡模型

在对循环流化床锅炉炉内颗粒特性分析的基础上,提出同时以颗径和密度两参数来描述炉内颗粒特性。结合循环流化床锅炉特殊的炉内流体动力特性,建立了包括炉膛密相区和稀相区在内的循环流化床锅炉炉内宽筛分的颗粒分布模型,其中密相区假设为浓度分布均匀的湍流床,而稀相区则为和核心-边壁区的流动结构。模型同时耦合炉内颗粒所经历的爆裂、燃烧、磨损及气固分离等物理和化学过程。应用以所建的颗粒分布平衡模型为子模型的循环流化床唤炉总体数学模型模拟了一台12MW循环流化床锅炉燃用烟煤时满负荷运行的工况。计算时把炉内颗粒分为70档,其中颗粒粒径在0～8mm之间分为10档,密度在1100～2400kg/m∧3之间分为7档,模拟计算所得的炉内颗粒分布合理正确,与试验研究研究结果吻合良好,表明所建立的颗粒分布模型可以用来描述循环流化床锅炉炉内颗粒分布特性。     

循环流化床燃煤锅炉炉内密相区动态特性改进模型

提出了基于稳态平衡的循环流化床锅炉密相区燃烧动态特性的算法,改进了以往动态模型存在的不完善之处。该模型可以方便合理地考虑宽筛分原煤颗粒加热升温所造成的时间迟延、挥发分释放和着火、焦炭燃烧等物理与化学过程,计算出在给煤扰动发生后密相区热量及床温的变化。给出并比较了某热电厂国产220t／h循环流化床锅炉给煤量扰动的床温实测运行数据和动态特性预测结果。     

循环流化床锅炉床温动态模型

循环流化床(CFB)锅炉燃烧技术具有燃料成本低、适应性强、燃烧效率高等优点,但其燃烧模型变量多且关系复杂。床温作为CFB锅炉燃烧过程中特有的参数受多重因素的影响,难以控制。本文分析了CFB锅炉床温的影响因素,并通过机理分析其动态过程,建立了床温动态控制模型,其中CFB锅炉床温模型参数通过电厂试验和运行数据辨识得出。将该床温模型应用于某300 MW机组CFB锅炉,结果表明该床温模型具有很好的适应性,且模型辨识精确度较高,可用于实际工业电厂。     

循环流化床锅炉燃烧系统的动态特性研究

依据于大量变工况试验所获得的75t/h循环流化床锅炉固体物料浓度沿炉膛高度的分布曲线,在分析不同负荷下各流动区域出口固体物料浓度及其平均固体物料浓度随运行主导因素(运行风速)变化规律的基础上,建立了数学模型并研究循环流化床锅炉燃烧系统的动态特性,仿真研究了主蒸汽压力、床温、炉膛出口烟气含氧量、料层差压随给煤量、一次风量、二次风量、排渣率及燃烧率的阶跃响应,其结果和试验及相关研究成果基本一致。同时仿真研究了主蒸汽压力随汽机调门开度的阶跃响应。文中给出了可用于控制系统设计的燃烧系统的传递函数阵,分析了影响动态特性的因素,为循环流化床锅炉燃烧系统的控制策略研究建立了平台。     

循环流化床一、二次风管网特性及风机选型研究

通过分析循环流化床（circulating fluidized bed,CFB）锅炉一、二次风的管网特性,并结合电站CFB锅炉的运行参数,对大型CFB锅炉一、二次风机的选型进行了研究。结果表明：CFB锅炉一次风所需最大风量与最高压头不在同一工作点上,具有与煤粉锅炉一次风完全不同的管网特性。CFB锅炉二次风的管网特性与煤粉锅炉二次风的管网特性类似,不同之处在于其管网阻力中增加了由炉内颗粒浓度产生的压降;CFB锅炉一次风机选型时应使管网特性曲线完全落在风机的性能曲线内,并采用能耗较低的变速调节或入口导叶调节。CFB锅炉二次风机选型原则与普通离心风机选型原则类似,但应估计出由颗粒浓度所产生压降的大小,对300 MW CFB机组来说,其值在5.5~7.5 kPa范围内。     

CFB锅炉温度场及氧量场测试与数值模拟

对某循环流化床锅炉炉内温度场及氧量场进行了测试研究,利用数值模拟软件对锅炉的燃烧过程进行了模拟。结果显示,炉膛温度沿炉膛高度分布较为均匀,锅炉设计时稀相区的温度可采用一个固定值代替,距离壁面1 m以上距离的温度变化很小且趋于恒定,锅炉设计时可以用炉膛中心温度作为设计温度;氧气浓度分布规律沿炉膛宽度方向呈近似“M”型分布,炉膛中心和壁面氧浓度低。软件模拟结果与测试结果也基本吻合。研究结果可为掌握循环流化床锅炉温度场及氧量场的基本规律、提高锅炉燃烧效率提供帮助,同时也可为大型循环流化床锅炉的设计和理论研究提供参考。     

450t/h循环流化床锅炉床温运行特性分析

针对目前循环流化床锅炉床温控制水平较低．难以投入自动控制的问题，基于某电厂450t/h循环流化床锅炉的运行数据和运行实例，较全面地分析了给煤、一次风、氧量、床层高度、负荷等主要因素对床温的影响。分析发现：给煤调节床温具有滞后性，煤质和煤粒径对床温也有一定影响；不同运行工况下一次风对床温可能有不同影响；氧气浓度变化可反映炉内的燃烧工况；密相区料层厚度变化会带来床温变化；床温只是影响负荷的主要因素之一，所得结论可对循环流化床锅炉运行、床温控制系统的设计和了解床温调节规律提供参考。     

循环流化床锅炉脱硝工艺研究

适合循环流化床(CFB)锅炉的NOx减排的技术只有SNCR工艺,CFB锅炉由于其床温低、分级燃烧NOx初始排放较其他炉型低很多。但若执行新环保标准要求,有些CFB锅炉也无法满足要求,因此需要进行脱硝,SNCR工艺主要与反应区温度、氨氮摩尔比、反应时间和混合程度等有关,主要对反应区温度和氨氮摩尔比进行了研究。     

循环流化床锅炉甩负荷试验控制研究

某电厂705 t/h循环流化床锅炉进行甩负荷试验时,结合循环流化床机组热惯性大的特性,通过适当的燃煤量以及一二次风量的配合控制,试验过程中能够维持锅炉的正常燃烧,保持一定的床温,探讨对汽温、汽压等参数的控制,同时对甩负荷后,床温、炉膛差压、汽温、汽压等主要参数的变化进行了系统分析研究,保证了机组试验后迅速并网带负荷,大大降低了试验费用以及恢复时间,为同类型机组甩负荷及快速变负荷运行提供一定的借鉴。     

100 MW CFB锅炉炉膛压力分布的研究

对江西分宜发电厂 100MW 循环流化床(CFB)锅炉在不同负荷条件下的炉膛压力分布进行了测量,对炉膛压力分布规律进行了研究分析。CFB 炉膛压力的分布可以反映出炉内的物料平衡分布,CFB 锅炉物料平衡的判断主要是炉膛中上部内循环物料量多少的判断,这为 CFB 锅炉的运行提供了一个重要参考依据。     

基于流态重构的低能耗循环流化床锅炉技术

通过改进分离器分离效果、提高返料装置输送能力等提高CFB关键部件的性能,来提高床料质量,在保持炉膛上部处于快速床流态前提下,降低床压降,成功实现CFB锅炉的流态迁移,形成了基于流态重构低能耗循环流化床燃烧技术,同时达到减少送风机电耗以降低厂用电率、减小燃烧室水冷壁的磨损、提高燃烧效率的三重效果。该技术可实现厂用电率降低1-2%,锅炉容量相等的条件下燃用相同煤种燃烧效率比现有CFB锅炉技术提高约1%,有效降低风帽及炉膛受热面的磨损问题。依此技术开发了不同容量的基于流态重构低能耗CFB锅炉200余台,目前多台锅炉已经投入运行。其中,75t/h锅炉年均可用率95%,燃烧室水冷壁基本没有磨损,锅炉热效率提高,三台锅炉年节省原煤20000余吨,厂用电率降低2%以上,锅炉及辅机年节省设备检修费用10%以上。本项目的技术成果也为现有各种容量的CFB锅炉的节能改造提供了新的技术方向。本项目的流程在中国申请发明专利并获授权,同时申请了美国、欧洲专利,是具有完全自主知识产权的新一代CFB燃烧技术。     

600MW无烟煤超临界锅炉选型分析

为了更好地解决燃用无烟煤锅炉在选型时遇到的煤的着火、稳定燃烧和燃尽等技术问题,结合实际工程应用,对600 MW超临界W型火焰锅炉和超临界循环流化床（circulating fluidized bed,CFB）锅炉的炉型及运行性能进行了分析与比较。研究结果表明,W型火焰锅炉燃用无烟煤时燃烧性能好,但炉膛出口NO x浓度较高,同时受热面高温腐蚀问题也不容忽视;CFB锅炉燃用无烟煤时燃烧稳定、炉膛出口NO x浓度小,但燃尽性能有待提高。建议600 MW无烟煤超临界锅炉应优先选择超临界CFB锅炉,并通过合理技术途径提高其燃尽性能。