燃煤锅炉氨煤混合燃烧工业尺度试验研究

我国是以燃煤发电为主的国家,为减少燃煤电厂CO₂排放,发展替代燃煤的低碳燃料及相应的燃烧技术十分迫切。与氢气相比,氨的储存和运输成本低,更加安全可靠,是一种更具发展潜力的能源载体和载氢低碳燃料。以氨替代部分燃煤,采用氨与煤在锅炉中混合燃烧的方式,是现阶段降低燃煤机组CO₂排放一个现实可行的技术选择。为验证工业尺度燃煤锅炉氨煤混合燃烧技术的可行性,设计搭建了世界最大容量的40 MW_th燃煤锅炉氨煤混合燃烧试验系统,包括全尺度氨煤混燃燃烧器和氨气供应系统,并在此试验台实现了0～25%混氨比例(按热值)的氨煤混合燃烧试验。结果表明,在所有混氨比例下锅炉皆具有良好的稳燃与燃尽性能,且氨煤混燃条件下煤粉的燃尽优于纯燃煤工况;通过分级燃烧,在高混氨比例下可实现锅炉NO_x排放低于燃煤工况。然而,燃尽风率大于20%后,进一步增加燃尽风率对降低NO_x排放效果不显著,但会显著增大锅炉的CO排放和飞灰含碳量,影响锅炉效率。因此,燃煤锅炉氨煤混合燃烧存在最优燃尽风率,使锅炉NO_x...     

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。     

煤粉气化装置中的磨煤干燥系统设计概要

介绍了国内煤粉气化装置中磨煤干燥系统的生产工艺流程,针对磨煤干燥的特点与电厂燃煤锅炉制粉和冶金行业的高炉煤粉喷吹制粉系统进行了比较,并对磨煤干燥采用的设备选型进行了论述。     

神府煤粉燃烧特性

为了给煤粉锅炉用户提供煤粉优选理论依据,以煤粉锅炉主要用煤神府煤制备的煤粉为研究对象,采用TG-DTG对煤粉的燃烧特性进行研究,分析了不同煤粉及升温速率对煤粉燃烧特性的影响。结果表明:在空气气氛下,升温速率提高,TG、DTG曲线向高温方向移动,煤粉的着火温度升高,最大质量变化速率增大,最大失重温度提高,燃尽指数增大;随着灰分和粒径改变,升温速率为10或20℃/min时,煤粉的着火温度变化不显著,燃尽指数及综合燃烧特性指数均有影响。灰分减小,粒径不变时,D煤粉的综合燃烧指数为1.51,优于粒径74μm、灰分9.5%的P煤粉。     

燃煤电厂煤场场损预测研究

燃煤在储存过程中,由于受到外部环境因素和自身特性的影响,会发生煤量流失、水分增加、发热量降低、燃煤自燃等一系列变化.这些变化都是造成燃煤煤质、煤量损耗的重要因素,也直接关系到电厂的生产经营效益.因此,做好燃煤煤量、煤质损耗分析,认真执行损耗控制措施,以降低燃煤煤量和煤质的损耗,是火电厂煤场管理工作主要课题.     

煤磨碎性能与煤质特性的相关性研究

采用多元统计方法对煤质特性与可磨性HGI的相关性进行了研究.结果表明,水分和挥发分越高,HGI越低;灰分和固定碳含量越高,HGI越高.但HGI与煤质特性存在明显的非线性.国外文献提供的非线性预测方程不适合我国煤种.仅从煤的工业分析等化学组分出发,将其看作一种均匀的物质,不能科学地反映煤的可磨性.煤的显微组分、矿物质类型、颗粒大小和分布以及煤种的显微构造等物理参数是决定煤可磨性能的重要因素.     

典型气流床煤气化技术对煤质的要求探讨

气化反应过程与煤的性质和组成有着密切的关系,具体到某一种气化技术,往往对煤质有某些特定的要求。结合宁夏某煤化工基地典型的耐火砖水煤浆及水冷壁干煤粉气化装置用煤实际情况,并在查阅相关文献的基础上,分析了两种典型的气流床气化技术对煤质水分、灰分、灰熔融性温度、黏温特性的指标要求;根据分析结果,探讨了陕西子长地区几种典型煤样的单独用煤建议和配煤方案,为潜在的煤气化项目提供用煤指导。     

空气干燥法对煤样中全水分和分析水的测定

煤中水分作为重要的煤质指标,在煤的加工利用中意义重大,它还是基准换算的基础数据.水分过高,在锅炉燃烧中会影响燃烧的稳定性和热传导,在炼焦工业中,水分的气化需消耗大量的热量而延长炼焦周期;在煤炭贸易中,煤的水分又是一个很重要的计质和计量指标.本文介绍了应用空气干燥法对煤样中全水分和分析水的测定,包括煤样的采样和制备及测定的方法和步骤.     

高海拔对煤粉燃烧特性的影响研究

为掌握高海拔低气压环境下煤粉燃烧特性,指导高海拔地区大型燃煤锅炉设计,在试验台上模拟高海拔低气压环境,利用一维火焰炉、着火炉研究了煤粉在不同海拔高度下的着火、燃烬及NO_x排放特性。结果显示随着海拔的升高,煤粉的着火温度升高,燃烬性能有一定下降,而NO_x生成量变化不大。与低海拔地区类似,试验煤样煤粉变粗会使着火温度升高,但对燃烬率影响较小,氧含量对燃烬率和NO_x影响较大。综合考虑,高海拔地区锅炉设计应采用较细的煤粉细度、适当提高燃烬空间。     

以高水分褐煤为燃料的锅炉及制粉系统的选择

针对印度尼西亚国家燃煤发电厂燃煤的特性,在选择制粉系统时,应结合煤的燃烧特性、磨损性、爆炸特性、制粉特性及煤粉粒度的要求,结合锅炉的炉膛结构、燃烧器结构,并考虑投资及设备配套,以达到磨煤机制粉系统、燃烧装置和锅炉炉膛匹配合理,保证机组的安全经济运行。     

不同粒径煤粉的煤质分析实验研究

为探索煤质分析与煤粉粒度之间的变化规律,选取鄂尔多斯盆地东北缘8+9号不同粒径的无烟煤为原料进行煤质分析,并对煤质分析各项指标的变化情况进行了原因分析。结果表明:随煤样粒径的减小,Mad、Vad、C元素、H元素和N元素含量逐渐增大,Aad和S元素含量逐渐降低。主要原因是煤粉粒径变细过程中,细粉相对粗粉增大了比表面积并改变了物理结构,对煤粉的着火、燃烧稳定性、燃烬性等都有积极的影响。     

煤粉炉和循环流化床锅炉飞灰特性对其汞吸附能力的影响

通过分析两台容量相近的循环流化床锅炉和煤粉锅炉飞灰样品的粒径分布、表面结构特性、未燃尽碳含量、反应性和汞含量,探究两种类型锅炉飞灰特性差异及其与飞灰汞吸附能力的关系。结果表明:循环流化床和煤粉锅炉尾端除尘设备排灰口飞灰汞的含量分别为1584.0 ng/g和503.7 ng/g,其原因与飞灰粒径、未燃尽碳含量和表面特性相关。对于循环流化床锅炉,飞灰中汞含量随其粒径和反应性温度的减小而增加,随未燃尽碳含量增加而增加,且与比表面积和吸附量呈正相关关系。对于煤粉锅炉,粒径为75～53μm的飞灰对汞吸附能力较强,未燃尽碳含量明显小于循环流化床所产生飞灰的含量,飞灰比表面积随粒径变化不大,由此导致煤粉锅炉除尘设备排灰口所取样品对汞的吸附能力远低于循环流化床锅炉相对应位置飞灰对汞的吸附能力。     

煤粉炉和循环流化床锅炉飞灰特性对其汞吸附能力的影响

通过分析两台容量相近的循环流化床锅炉和煤粉锅炉飞灰样品的粒径分布、表面结构特性、未燃尽碳含量、反应性和汞含量，探究两种类型锅炉飞灰特性差异及其与飞灰汞吸附能力的关系。结果表明：循环流化床和煤粉锅炉尾端除尘设备排灰口飞灰汞的含量分别为1584.0 ng/g和503.7 ng/g，其原因与飞灰粒径、未燃尽碳含量和表面特性相关。对于循环流化床锅炉，飞灰中汞含量随其粒径和反应性温度的减小而增加，随未燃尽碳含量增加而增加，且与比表面积和吸附量呈正相关关系。对于煤粉锅炉，粒径为75～53 μm的飞灰对汞吸附能力较强，未燃尽碳含量明显小于循环流化床所产生飞灰的含量，飞灰比表面积随粒径变化不大，由此导致煤粉锅炉除尘设备排灰口所取样品对汞的吸附能力远低于循环流化床锅炉相对应位置飞灰对汞的吸附能力。     

我国低灰熔点煤的分布及其在电站中的应用

介绍了我国不同地质年代和地理位置的低灰熔点煤的分布情况，并对其煤质特性和煤灰特性进行了分析，提出了低灰熔点煤在燃煤电站锅炉中合理利用的途径和方法。     

煤质变化对锅炉运行的影响分析及对策研究

为有效减轻煤质变化对煤粉锅炉运行的影响,本文分析了煤质变化对煤粉锅炉运行的影响,并建议通过妥善配煤,强化煤粉管理,增设煤质在线检测装置以及严格管控入炉煤的质量等多方面着手来有效减轻煤质变化对煤粉锅炉运行的影响,以降低煤粉锅炉运行成本,进一步提高企业经济效益。     

煤质特性对燃煤电厂炉型选择的影响

对某新建电厂拟用煤种的煤质特性进行了分析,发现设计煤种、校核煤种Mt都超过了31%,采用煤粉炉炉型时,选择中速磨制粉系统应特别慎重;设计煤种具有轻微结渣、中度沾污倾向,校核煤种具有严重结渣、高度沾污倾向,设计、校核煤种分别属于中等结渣和易结渣煤种;设计、校核煤种属低挥发分褐煤,热值均较低。以煤质特性为基础,从燃料水分、灰渣特性、挥发分和发热量、煤灰CaO含量等方面对电厂锅炉炉型进行了选择。结果表明:与煤粉炉相比,循环流化床(CFB)锅炉对煤种适应性更强,可大幅降低燃用煤种的结焦风险,且低负荷稳燃特性良好;CFB锅炉+干法脱硫除尘一体化的布置方式可充分利用灰中CaO,节约脱硫用石灰石耗量,降低投资。最后通过对CFB锅炉的优势分析,说明其具有燃料适应性好、负荷调节范围广、清洁高效燃烧和运行周期长等优点,对于设计、校核煤种来说,CFB锅炉是更好的选择。     

不同煤质在分解炉内的应用分析

能否保证煤粉的完全燃烧,是决定分解炉设计成功的关键因素之一,为分析不同煤质在不同类型分解炉内应用的可能性,根据各分解炉的燃烧工况,应用煤粉燃尽动力学理论及裹灰缩合模型,对各煤焦进行燃尽时间计算,继而就影响煤燃烧特性的因素,及不同煤质对分解炉炉型的适应性展开讨论。     

煤粉细度的合理选择

对于电厂来说,煤粉细度是经常需要测量的常规指标,用于保证锅炉运行的经济性。煤粉愈细,在锅炉内燃烧时,燃料的不完全燃烧损失愈小,但对制粉设备而言,却要消耗较多的电能,而且金属的磨损量也要增大;反之,较粗的煤粉虽然制粉耗电较小,但不可避免地会使炉内不完全燃烧损失增大。因此,在锅炉设备运行中,通常认为应该选择适当的煤粉细度,使机械不完全燃烧损失和制粉能耗之和最小。这样的煤粉细度称为经济细度或最佳细度。目前,随着环境保护工作的日益严格,煤粉细度的选择已从传统燃烧选用的"经济细度"理念向增进锅炉生态特性要求转移,萌生了性质上的差别;从只依据煤的挥发分单一因素提升到计算释放出的热值及古植物埋存年代不同而使"煤化"程度差异形成煤结构存在"孔隙度"等因素来考虑煤粉细度的选择,保证煤粉可靠着火与燃尽。本文引述全国热工研究院专家在煤粉细度选择时,除依据挥发分外,另引入热值、孔隙度等深层次分析或与新见解,供同行参考定夺。     

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。     

印尼高水分褐煤干燥特性研究

以印尼高水分褐煤为试验对象,采用蒸汽管回转干燥技术对其进行静态、动态干燥试验研究。褐煤干燥速率特性试验表明,褐煤粒径和质量基本相同时,干燥蒸汽温度越高,水分蒸发速率越快,褐煤干燥速率越大;褐煤质量相同时,褐煤粒径越小,干燥时间越短,干燥速率越大;褐煤粒径相同时,褐煤质量越小,干燥时间越短,干燥速率越大;褐煤干燥速率曲线常在煤中水分低于空干基水分前出现拐点,即进入干燥降速阶段。通过对褐煤干燥前后的粒径分布、热稳定性分析可知,褐煤干燥过程伴随着细颗粒煤粉的产生,褐煤干燥后细颗粒煤粉增加了14.87%;褐煤干燥前后TS6分别为10.3%和19.2%,均属于低热稳定性煤,且干燥后褐煤的热稳定性好于干燥前;干燥后褐煤的反应开始温度RI和燃尽指数Cb分别降低了7℃和0.1112,相差较小,均极易着火和燃尽。