旋流燃烧方式锅炉组合式贴壁风技术应用

采用旋流燃烧方式锅炉两侧墙水冷壁极易出现高温腐蚀问题,在采用低氮燃烧的锅炉上更为明显。针对常规防高温腐蚀贴壁风的不足,本文开发了组合式贴壁风技术,并在某600 MW机组对冲旋流燃烧锅炉上进行了试验。实际应用结果表明:组合式贴壁风可以显著提高近壁区烟气中O2体积分数,降低H2S体积分数,进而降低水冷壁高温腐蚀风险;组合式贴壁风系统对锅炉NOx排放、主蒸汽温度、飞灰含碳量等运行参数无明显影响,水冷壁近壁区在锅炉变动运行氧量、燃尽风挡板开度时仍能维持氧化性气氛,缓解了对冲旋流燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀问题。     

600 MW超临界锅炉防止高温腐蚀技术改造和运行调整

某发电公司600 MW超临界锅炉燃烧器区域两侧墙水冷壁管向火侧存在大面积高温腐蚀现象,为了消除水冷壁运行的安全隐患,对锅炉燃烧系统进行改造,对水冷壁侧墙影响较大的两侧主燃烧器进行优化设计,同时前后墙各加装3层贴壁风,降低了水冷壁侧墙还原性气体浓度.通过调整炉内横纵向空气的分布,使贴壁风改造后产生的高温受热面管壁超温、尾部烟道CO浓度升高和NOx排放浓度分布不均等负面影响得到有效控制.改造后锅炉总体性能良好,引起锅炉水冷壁大面积高温腐蚀的因素得到控制,水冷壁侧墙壁面CO体积分数平均为0.02％,H2S体积分数平均在60× 10-6以下;改造前后锅炉效率和NOx排放浓度基本持平.     

切圆燃烧锅炉运行调整对水冷壁贴壁气氛的影响

为了解运行调整对切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的影响,采用现场试验的方法对1台350MW超临界锅炉的水冷壁贴壁气氛分布特性进行了研究,得到机组负荷、燃烧器摆角、风箱与炉膛差压、运行O2体积分数等参数对水冷壁贴壁气氛的影响规律。结果表明:CFS(燃烧系统辅助风预置水平偏角)的设计实际运行效果较好,主燃烧器区域水冷壁贴壁还原性气氛较弱;还原区、燃尽区贴壁还性气氛强烈,H2S体积分数较高,水冷壁容易发生高温腐蚀;降低机组负荷、下摆燃烧器摆角、减小风箱与炉膛差压以及提高运行O2体积分数等运行调整可减弱水冷壁贴壁还原性气氛;提高运行O2体积分数对改善贴壁还原性气氛区域的分布效果不大;应综合考虑锅炉运行经济性、安全性、 NOX排放等因素合理调整锅炉运行。     

燃用高硫煤四角切圆锅炉水冷壁高温腐蚀治理

针对某330 MW机组燃用高硫煤四角切圆锅炉水冷壁出现的高温腐蚀问题,采用自主研制的一种防腐耐磨涂层材料对水冷壁管进行了超音速电弧热喷涂,并对水冷壁贴壁烟气中O2、CO及H2S体积分数进行了测试,分析了运行氧体积分数、二次风配风方式(含燃烧器周界风)、一次风量、三次风量、煤粉细度等因素对水冷壁高温腐蚀的影响,通过优化锅炉运行方式,高负荷下水冷壁贴壁还原性气氛大幅下降,尤其H2S体积分数由之前的0.030%～0.045%降至0.030%以下,局部降幅高达50%以上。通过上述综合治理措施,该炉在2016年12月大修结束后运行至今,未发生燃烧器区域的水冷壁管及涂层的更换,根据理论计算涂层可服役时间约为3.41年,可保证向火侧管壁在1个大修周期不会因腐蚀导致失效。     

基于TDLAS的煤粉锅炉水冷壁近壁面CO/H2S同步在线监测

煤粉锅炉低氮燃烧工况下还原性气氛H2S和CO体积分数上升导致水冷壁高温腐蚀严重,实时在线监测水冷壁近壁面CO/H2S体积分数并基于测得的数据建立高温腐蚀预警模型具有重要意义。采用可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术测量锅炉水冷壁近壁面CO/H2S体积分数,首先利用赫里奥特多次反射池提高测量精度并降低检测限,然后开展CO/H2S体积分数动态测量验证实验。结果表明,CO、H2S分别在0~2 000 μL/L和0~ 20 μL/L范围内,测量值与配比值一致且具有较高的精度。最后结合恒流稀释烟气高保真预处理技术将研制的CO/H2S监测装置应用于大型火电机组煤粉锅炉现场,采用轮测方式实现了锅炉炉膛“还原区”和“燃尽区”CO/H2S同步在线监测;同时基于监测数据反馈对锅炉燃烧进行调整,在确保烟气超低排放基础上减缓水冷壁高温腐蚀速率,实现火电机组高效、环保、安全和智能化运行。     

四角切圆燃烧锅炉贴壁还原性气氛现场试验研究

针对某320 MW四角切圆燃烧锅炉燃燃烧器,分别在锅炉60%和100%额定负荷下,测试主燃烧器区域贴壁气氛中H_2S、CO、NO、O_2的体积分数,并通过调整工况获得了贴壁气氛随运行工况变化的规律。结果表明:不同负荷、不同配风方式下,在炉膛水冷壁区域均检测出高体积分数CO,说明炉膛水冷壁区域均存在不同程度的强烈还原性气氛,这是水冷壁产生高温腐蚀的重要原因。建议在运行过程中增加运行氧量,同时控制入炉煤含硫量,加强配煤掺烧,避免水冷壁长期处于还原性气氛下运行而造成高温腐蚀。     

600MW机组锅炉水冷壁区域还原性气氛影响因素分析

针对某电厂600MW机组锅炉水冷壁区域存在严重高温腐蚀的问题,通过试验研究了配风方式、运行氧量等因素对水冷壁区域还原性气氛的影响。结果表明:600 MW负荷常规运行方式下,锅炉水冷壁区域还原性气体体积分数较高,CO体积分数为10 000~30 000μL/L,H_2S体积分数为80~130μL/L;与高负荷工况相比,中低负荷工况下,锅炉水冷壁近壁处的还原性气体体积分数下降明显;随着燃尽风风门挡板开度的减小,锅炉水冷壁近壁处烟气中CO体积分数明显降低;随着运行氧量的提高,锅炉水冷壁近壁处的还原性气体体积分数均有不同程度的降低,但下降幅度较小;相对于其他磨煤机运行方式,停中间磨煤机运行工况下,锅炉水冷壁区域还原性气体体积分数整体较低;煤中硫分的升高会使炉膛水冷壁区域H_2S体积分数明显上升,建议尽量燃用低硫分煤种。     

350 MW机组锅炉防止高温腐蚀燃烧优化调整试验

目前受热面发生高温腐蚀已成为影响锅炉安全运行的主要危害因素。针对某电厂超临界 350 MW机组四角切圆锅炉水冷壁高温腐蚀问题,在典型工况下对水冷壁氛围进行了测试,并依据测试结果得出水冷壁高温腐蚀主要发生在燃尽风层以下,腐蚀区域沿单侧炉墙中心线呈非均匀性分布,且炉墙中心线右侧H2S体积分数明显高于左侧。通过采用控制运行氧量、周界风量及提高磨煤机出口风温等调整方法,将各贴壁测点H2S体积分数平均值由调整前的0.022 6%降到0.010 3%,H2S体积分数超过0.02%的测点数量由调整前的17个降至2个,H2S体积分数最高值由调整前0.046 8%降到0.022 4%。该研究结果可为同类型锅炉通过运行优化方式降低水冷壁高温腐蚀风险提供新思路。     

某700MW切圆燃烧机组低氮燃烧贴壁风系统数值计算与应用分析

针对某2′700MW超临界四角切圆锅炉高温腐蚀问题,提出了加装贴壁风系统及低NOx燃烧优化改造方案,并通过对改造方案满负荷炉膛燃烧状态进行一系列数值计算,以及对主燃区近壁O2、CO、H2S等组分和烟气温度分布进行分析。结果显示,增加2层/8只反切布置贴壁风喷口后,上层燃烧器至还原区上部近壁O2浓度显著增加,CO、H2S浓度明显下降,烟气温度降低。贴壁风系统可以有效防治还原区侧墙水冷壁高温腐蚀。结合改后的现场调整试验,分析发现贴壁风可以改善炉膛出口烟气温度分布,降低左右两侧烟气温度偏差,对于四角切圆锅炉水平烟道对流过热面安全运行具有重要意义。增加贴壁风后,锅炉在保证经济性的条件下,可以提高锅炉运行的安全性和环保性。     

新型组合贴壁风对锅炉水冷壁高温腐蚀气氛影响的模拟研究

为了有效解决某电厂600 MW机组旋流对冲燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀问题,提出了一种基于二次风-压缩空气组合式贴壁风的装置与方法,并建立了数值仿真模型,对添加新型组合型贴壁风前后炉内流动、燃烧、组分浓度进行了研究分析。结果表明,添加新型组合贴壁风后,侧墙水冷壁附近区域O2摩尔分数大幅提高,CO摩尔分数和烟气温度显著降低,有效改善水冷壁附近区域还原性氛围,解决了高温腐蚀的问题,但NOx排放量略有增加。     

基于高温超导的高精度电压互感器研究

电压互感器的励磁误差由励磁电流在电压互感器绕组上的压降产生,是电压互感器误差的主要来源。双级励磁技术可以有效降低电压互感器的励磁电流,但绕组阻抗始终无法消除,励磁误差仍然存在。本文将77K高温超导技术应用于电压互感器,绕组和互感器铁心均工作在高温超导环境,达到超导态时绕组的阻抗为零,励磁电流经过绕组引起的压降也为零,可以从根本上消除励磁误差。分析了高温超导下的铜损和铁心磁性能,重点针对铁心的磁滞和涡流损耗进行了理论分析并提出抑制措施,设计了一台变比为1kV/10V的电压互感器的铁心和绕组结构,研制了高温超导电压互感器样机,设计了低温杜瓦容器及其外部冷屏设计,减小热量损失温度场,开展温度场仿真分析温度分布梯度。最后开展了误差校准,校准结果表明,该样机在20%~120%额定电压范围内,比值误差优于4×10-6,相位误差优于5μrad,比常温电压互感器的误差减小一个数量级。77K高温超导电压互感器对于提升电压互感器的精度具有重要意义,同时也可为更高电压等级的超导互感器研制提供理论支撑。     

高频高压电源电晕放电研究

本文报告了一种高频高压电源,利用交直流叠加技术,产生高频快速上升沿的交流脉冲,满足产生低温等离子体的需求。实验表明,交直流叠加电源能够产生良好的低温等离子体     

Snubber用高频高压隔离偏置电源研究

一般来说,托卡马克(EAST)装置中的NBI加热系统都是利用Snubber来实现保护的。为了优化Snubber的结构,通常都给其添加一个偏置直流源,将Snubber的性能维持在BH曲线的负饱和点附近,这样能使Snubber的质量减小一半。而目前普遍使用的偏置直流源是将50/60 Hz的交流电经过高压隔离变压器变压后整流直接得到。50/60 Hz的高压隔离变压器体积大、质量重,将带来移动不便和占用大量空间等缺点,如将50/60 Hz变为高频后经高频高压隔离变压器处理,这一问题就能得到解决。基于高频高压技术进行了EAST Snubber高压隔离偏置电源的设计与实验研究。     

高功率密度质子交换膜燃料电池研究

采用低铂载量E TEK电极组装质子交换膜燃料电池 (PEMFC) ,研究了质子交换膜厚度、电极立体化的聚合物电解质Nafion含量和操作条件对PEMFC性能的影响 ,同时对电池进行了稳定性试验。实验发现 :(1)使用薄膜电解质(Nafion 112 )显著提高了电池性能 ;(2 )电极立体化的Nafion含量为 0 .9mg/cm2 时性能最佳 ;(3)提高电池温度和气体压力有利于改善电池性能 ;(4 )Nafion 112膜和低铂载量E TEK电极组装的PEMFC稳定性良好 ,在 90 0h内未见电池性能下降 ,且质子交换膜和电极之间相互结合良好 ,无断裂或分层现象发生     

高强度环氧树脂浇注式支柱绝缘子的研制

通过改善产品结构和改进浇注工艺 ,可以在不改变产品外形的基础上 ,将 Φ70× 112型支柱绝缘子的抗拉断力从 2 0 k N提高到 36 k N,达到同类进口产品的水平     

Fault prediction on high voltage transmission lines

The prediction of faults on high voltage transmission lines requires the detection of incipient faults, which is implemented by detection of the radio noise due to contaminated insulators, insulation deterioration, and improper connections. It is shown that the radio noise due to incipient faults is separable and identifiable from normal transmission line radio noise, hence faults can be predicted.     

高性能泡沫镍电极的研究

研究了ＨＰＭＣ、ＣｏＯ,ＺｎＯ含量对泡沫镍电极性能的影响。结果表明,在镍正极中加入ＣｏＯ可以大幅度提高Ｎｉ－（ＯＨ）２利甲率,但电极只含ＣｏＯ不能有效抑制膨胀,同时添加ＣｏＯ、ＺｎＯ可以大幅度提高电极寿命。此外,少量ＺｎＯ的加入对Ｎｉ（ＯＨ）２利用率影响较小。在本论文的实领条件下,制造高性能泡沫镍电极的合适工艺为：ＨＰＭＣ、ＣｏＯ、ＺｎＯ掺入量分别为０．５％、９％、４．５％。制尾的ＭＨ－Ｎｉ电池的容量在１３００ｍＡｈ以上,１Ｃ循环寿命在３００次以上,０．２Ｃ放电１．２Ｖ以上时间占总的８０％以上,１Ｃ放电１．２Ｖ以上时间占总的６０％以上。     

高储能密度复合绝缘材料的研究

本文利用高性能聚酰亚胺树脂为基体材料,与不同组成、不同比例的BaTiO3粉末复合,制备了高密度聚合物复合绝缘材料,并研究了其电性能.实验发现随着BaTiO3含量的增加,复合材料电阻率下降,相对介电常数升高,介质损耗角正切提高.所制备的试样介电常数超过了30,直流下击穿场强大于300kV/cm.还介绍了高储能密度复合绝缘材料和固体Blumlein及其应用的现状和发展.     

The pollution flashover on high voltage insulators

The pollution flashover, observed on insulators used in high voltage transmission, is one of the most important problems for power transmission. It is a very complex problem due to several factors such as the modeling difficulties of complex shapes of the insulators, different pollution density at different regions, non-homogeneous pollution distribution on the insulator surface and unknown effect of humidity on the pollution. In the literature, some static and dynamic models were developed by making some assumptions and omissions to predict the flashover voltages of polluted insulators. In this study, historical development of insulator modeling was investigated and a dynamic arc model was proposed. For this purpose, scaled shape of a concerned insulator was firstly partitioned into triangular elements, then finite element method (FEM) was implemented and finally potential distribution on the insulator surface, variation of pollution resistance and flashover voltage were determined. The computed flashover voltage values of the selected string insulator have been compared to results from other research.     

特约文章：世界高坝研究及其未来发展趋势

本文阐述了世界高坝发展历史、现状、高坝作用及未来建设和运行所面临的问题与挑战。针对高坝在流域尺度下需要解决的重大关键技术课题,分析提出了合理高度、安全标准、评价方法、多源信息融合、智能健康诊断及高坝永续利用等方面的发展趋势。从工程、社会和环境及流域综合效益等方面考虑,未来特高坝最大可接受的合理高度为300 m级,提高安全标准将是必然趋势。安全评价方法将是定值分析与风险分析的融合发展。正向仿真模拟、信息化反馈分析、风险链辨识、失事路径分析将为高坝安全性评价和安全管理决策提供有效手段。建立健全风险分级防控和隐患排查治理体系,开展高坝状态监测、健康诊断、缺陷修复、泥沙治理,维护大坝健康是实现流域高坝安全“双重预防”的重要保证,有利于高坝长期稳定安全永续利用。