循环流化床垃圾焚烧锅炉炉膛设计分析

炉膛是循环流化床垃圾焚烧炉的核心,分析了生活垃圾的燃烧特点,研究了焚烧生活垃圾的循环流化床锅炉的炉膛设计的传热理论.根据对典型城市的生活垃圾的取样分析,建议设计中生活垃圾的低位发热量按着5 400～6 200 kJ/kg考虑.为了保证污染物的生成较低,应保持合理的温度分布,循环流化床垃圾焚烧炉煤的掺烧量应随时调整.由于循环流化床燃烧特点,炉膛出口过剩空气系数可取1.2.燃烧生活垃圾的循环流化床锅炉炉内传热的辐射换热份额为60%左右,颗粒辐射的贡献远远大于三原子气体的贡献,因此,垃圾水分变化引起的烟气成分的变化对辐射换热的影响很小,但是对固体空间悬浮浓度的影响非常明显.     

污泥掺混煤粉燃烧过程的数值模拟模型适应性研究

针对某300 MW四角切圆锅炉煤粉掺烧污泥运行情况,采用FLUENT软件,基于单混合分数和双混合分数PDF模型,对锅炉炉膛内的烟气流动、燃烧过程和污染物NO〖HT5”〗x排放进行数值模拟。结果表明：与单混合分数相比,双混合分数PDF模型能更好地模拟污泥的高挥发分和水分对燃烧的影响,出口烟气误差在4%以内,更加符合炉内实际燃烧过程;随着污泥掺混比例的增加,污泥中水分蒸发吸热造成炉膛内的整体燃烧温度下降;当污泥含水量为40%时,掺混比例在6%以内对锅炉的燃烧情况影响不大,在技术上是可行的;由于污泥的含氮量显著高于煤粉,对于含水量为40%的污泥,随着掺混比例的增加,NO〖HT5”〗x排放量增加;含水量为80%污泥掺混煤粉后,随着掺混比例的增加,NO〖HT5”〗x排放由于燃烧温度急剧降低而减少。     

循环流化床燃煤锅炉污泥掺烧试验研究

为研究不同污泥掺烧量对循环流化床燃煤锅炉特性的影响,对扬州港口污泥发电有限公司130t/h循环流化床燃煤锅炉进行工况试验,重点考察污泥掺烧对炉膛出口烟气温度、锅炉效率与锅炉出力的影响。结果表明:随着污泥掺烧量从0增至3.75t/h,炉膛出口烟气温度从905℃降至900℃,高负荷下污泥掺烧对出口烟气温度降低影响减弱;排烟损失与机械损失增大,锅炉效率不断降低,降低约5%,低负荷下污泥掺烧质量分数更大,锅炉效率降低更快;锅炉主蒸汽流量不断降低,减少约7t/h,试验过程中污泥掺烧质量分数最高达到15%,锅炉运行良好。     

循环流化床燃煤锅炉掺烧造纸污泥的运行特性分析

对一台130t/h循环流化床锅炉进行热力平衡计算和烟风阻力计算,研究了不同污泥掺烧质量分数对锅炉运行特性的影响.结果表明:随着污泥掺烧质量分数的增大,炉膛出口烟气温度下降,排烟温度升高,锅炉热效率降低,入炉干化污泥量大幅增加,而入炉煤量略有减小,烟气量和灰量增加,尤其是灰量显著增加,过热器减温水量显著增加,一次风空气侧阻力、二次风空气侧阻力和烟气侧阻力均增大,且增大梯度逐渐变大,为循环流化床锅炉掺烧造纸污泥时的改造提供了理论依据.     

循环流化床中糠醛渣与煤混燃特性的试验研究

在炉膛尺寸为150 mm×150 mm×2 500 mm的循环流化床燃烧试验台上进行糠醛渣与煤的混燃试验,研究其燃烧特性、尾部飞灰及烟气排放特性。研究表明:糠醛渣掺混质量比例为10%-50%的混合燃料在循环流化床中均可稳定燃烧;随着糠醛渣的掺混比例增加,炉膛上部温度升高,尾部飞灰含碳量下降,而颗粒排放浓度升高;随着流化风速增加,炉膛上部温度升高。密相区的温度升高,CO排放浓度下降,SO2、NOx排放浓度上升;糠醛渣的掺混比例增加,CO排放浓度上升,SO2、NOx排放浓度下降。     

污泥掺烧方式对燃煤锅炉燃烧影响的模拟研究

为了确保燃煤锅炉掺烧污泥后炉内燃烧安全稳定并控制NO_x的生成,以国内某典型1 000 MW超超临界燃煤锅炉为研究对象,利用CFD软件计算研究了不同的污泥掺烧方式对锅炉温度场和NO_x生成的影响。结果表明：在燃煤锅炉不同层的燃烧器掺烧污泥,掺烧污泥的燃烧器对应高度均出现了温度的下降和NO_x排放浓度的降低;随着污泥分别由下往上在B,D,F层燃烧器进行掺烧,在炉膛出口处烟温升高,NO_x排放浓度降低;在保持F层燃烧器总热值不变的情况下进行掺烧时,能保证锅炉整体温度水平,掺烧污泥比例越高,炉膛出口烟温越低,NO_x生成量越少;在F层燃烧器掺烧污泥燃烧效果较好,有利于NO_x减排,是最适合污泥掺烧的燃烧器层。     

污泥高温烟气干化及掺烧系统的热平衡分析

从流化床锅炉的旋风分离器出口烟道抽取高温烟气进行污泥干化,干化后的污泥与煤掺烧,是污泥处置方法之一.为掌握这种污泥干化掺烧系统的性能,通过热平衡计算分析了污泥掺烧比例和干化污泥含水率对烟气量、燃烧温度、受热面吸热量分配比例、抽取热烟比例、燃煤量的影响.结果表明:污泥掺烧会降低理论燃烧温度,增加炉内总烟气量.随着污泥干化程度和掺烧比例的升高,污泥干化所需抽热烟气的比例、炉膛和尾部烟道中受热面吸热量的比例都会增大;过大的污泥掺烧比例会导致炉膛尺寸显著大于尾部烟道,给锅炉设计带来困难.污泥干化程度和掺烧比例对节煤量的影响很小,污泥干化不能直接产生显著的节能效果;优选干化污泥含水率和掺烧比,其作用在于控制炉内烟气量和温度水平,优化焚烧炉和干化设备的配置,降低总投资成本.     

城市污泥与混矸煤混燃特性的实验研究

利用热重分析仪研究不同掺烧比例、不同钙硫比下低热值混矸煤与污泥的着火稳定性和综合燃尽特性。采用Coats-Redfern积分法确定污泥与煤混烧过程中化学动力学参数。结果表明:污泥与煤样的混烧特性从总体上表现为污泥和煤样共同作用的结果,低热值混矸煤中适当掺混污泥可以提高热失重率,改善低热值混矸煤的着火特性,达到更好的燃烧效果,当污泥的掺烧比为10%左右时,综合燃烧性能最好。Ca/S摩尔比对煤和污泥燃烧也有很大的影响,随着Ca/S摩尔比的增加,混合燃料的着火点和燃尽温度均增加,燃烧特性指数先变小再增大,可以得出为了增加脱硫的效果而增加Ca/S摩尔比,对混合燃料的燃烧起到负面的作用,所以需要寻求一个最佳的Ca/S摩尔比。其研究结果可为掺烧污泥的循环流化床锅炉的运行提供参考。     

燃煤锅炉掺烧松木气燃烧过程数值模拟研究

为了分析掺烧松木气对燃煤锅炉燃烧过程以及燃烧产物的影响,基于Fluent软件搭建了松木气与煤粉的混合燃烧模型,对300 MW燃煤锅炉的纯煤燃烧以及掺烧10%,20%,30%生物质气的4种工况进行数值模拟。在保证锅炉总输入热不变的情况下,得到了不同工况下锅炉炉膛内燃烧温度、烟气组分和NOx排放随炉膛高度的分布情况。模拟结果表明:与纯煤燃烧工况相比,掺烧松木气时炉内燃烧温度有明显下降,当掺烧比例分别为10%,20%,30%时,燃烧区域截面平均温度分别下降了46,88,104 K;掺烧松木气也会引起了烟气组分的变化,炉膛下部的O2体积分数明显增大,CO和CO2的体积分数明显减小;随着松木气掺烧比例的增加,锅炉炉膛出口处的NOx的质量浓度分别下降了47,148,198 mg/m3。     

煤泥在一台600 MW W火焰锅炉上的掺烧试验与数值模拟

以某600 MW W火焰锅炉为例,开展了无烟煤掺烧煤泥的热重实验、燃烧数值模拟和现场掺烧试验研究,分析了掺烧煤泥对着火、燃烧和NO_x排放特性以及运行经济性的影响。结果表明:掺烧煤泥可以改善无烟煤的着火特性,但其综合燃烧特性会变差;掺烧煤泥时,炉内温度降低,固体未完全燃烧损失增加,锅炉效率和NO_x质量浓度也会降低;当煤泥的掺混比例小于10%时,对锅炉稳定燃烧和运行不会产生显著影响,但可以减少发电成本;当煤泥掺混比例大于10%时,通过提高风粉比和减小颗粒粒径等优化方式可以改善炉内燃烧状况,降低飞灰含碳质量分数,但NO_x的质量浓度会有一定程度的上升。     

专利

一种循环流化床锅炉掺烧污泥的方法及其设备;流化床锅炉热料点火方式;一种用于焚烧生活垃圾的循环流化床锅炉;用于燃煤锅炉的对冲式烟气循环流化床脱硫装置。     

循环流化床锅炉燃烧粗颗粒无烟煤的工业试验

作者在一台蒸发量２０吨／时的低倍率循环流化床锅炉上进行了燃烧三种不同粒度分布的福建Ⅱ类无烟煤的工业实验,得到给煤颗粒平均粒径与悬浮段颗粒浓度、飞灰含碳量、炉膛各段温度、以及悬浮段颗粒浓度与温度等关系曲线,热态实验表明：低倍率循环流化床锅炉更适合燃烧粗颗粒的福建省无烟煤,它不仅解决因飞灰量过大造成的环境污染问题,而且还提高了锅炉的热效率。     

循环流化床锅炉燃烧粗颗粒无烟煤的工业试验

作者在一台蒸发量 2 0吨 /时的低倍率循环流化床锅炉上进行了燃烧三种不同粒度分布的福建Ⅱ类无烟煤的工业实验 ,得到给煤颗粒平均粒径与悬浮段颗粒浓度、飞灰含炭量、炉膛各段温度 ,以及悬浮段颗粒浓度与温度等关系曲线。热态实验表明 :低倍率循环流化床锅炉更适合燃烧粗颗粒的福建省无烟煤 ,它不仅解决因飞灰量过大造成的环境污染问题 ,而且还提高了锅炉的热效率。     

生物质颗粒与煤粉耦合燃烧热态试验研究

为不同的掺烧比例、不同的掺烧位置对炉膛出口烟温、炉膛出口污染物浓度及炉膛出口飞灰含碳量的影响,在高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室的10MW试验台为上进行热态试验,以生物质颗粒与煤粉耦合燃烧为基础,设计了 9组不同的工况.试验结果表明:在掺烧20％以下生物质颗粒时,对锅炉的着火、稳燃、炉膛出口烟温及燃尽率没有明显影响;...     

300MW烟煤/高炉煤气混燃锅炉掺烧褐煤燃烧特性的数值模拟及经济性分析

对某300MW烟煤/高炉煤气混燃锅炉掺烧褐煤的燃烧特性进行数值模拟和经济性分析,分析了褐煤完全取代烟煤、部分掺烧褐煤和不同高炉煤气掺烧比例等因素对炉内温度场和CO摩尔分数分布的影响.结果表明:褐煤完全取代烟煤后,炉内温度显著降低而炉膛出口烟气温度明显升高,影响了锅炉运行的安全性;褐煤取代部分烟煤后,随着褐煤掺烧比例的增大,炉内温度逐渐下降,炉膛出口烟气温度升高但CO摩尔分数变化不大;在褐煤掺烧比例一定时,随着高炉煤气掺烧比例的增大,炉膛最高温度明显降低且炉膛出口温度升高,CO摩尔分数的峰值逐渐减小;纯烧烟煤的发电成本为117 090元/h,当掺烧40%褐煤和20%高炉煤气时,发电成本降为80 107元/h,发电成本比纯烧烟煤降低了31.59%.     

生物质(气)耦合燃煤锅炉运行性能及污染物分析

为了对比分析生物质与燃煤直接燃烧和生物质气耦合燃煤对锅炉运行性能及污染物排放的影响,基于660 MW燃煤锅炉和30t/h生物质气化炉,搭建生物质气化耦合燃煤锅炉系统模型.在额定工况下,选取松木、木屑、污泥3种生物质,进行气化,对比分析生物质和生物质气与燃煤耦合燃烧2种情况下的锅炉运行性能及燃烧产物的变化规律.结果 表明:生物质直接掺烧提高了炉膛燃烧温度和排烟温度,锅炉热效率均低于纯煤燃烧的锅炉热效率.生物质气掺烧降低了炉膛燃烧温度,提高了锅炉热效率.松木气的炉膛燃烧温度降低了45.26℃,木屑气的排烟温度降低了为41.32℃.生物质气掺烧对NOx减排效果更为显著,木屑气掺烧生成的NOx质量浓度最低;生物质直接燃烧对SOx的减排效果更好,松木掺烧生成的SOx质量浓度最低.     

生物质(气)耦合燃煤锅炉运行性能及污染物分析

为了对比分析生物质与燃煤直接燃烧和生物质气耦合燃煤对锅炉运行性能及污染物排放的影响,基于660 MW燃煤锅炉和30t/h生物质气化炉,搭建生物质气化耦合燃煤锅炉系统模型.在额定工况下,选取松木、木屑、污泥3种生物质,进行气化,对比分析生物质和生物质气与燃煤耦合燃烧2种情况下的锅炉运行性能及燃烧产物的变化规律.结果 表明:生物质直接掺烧提高了炉膛燃烧温度和排烟温度,锅炉热效率均低于纯煤燃烧的锅炉热效率.生物质气掺烧降低了炉膛燃烧温度,提高了锅炉热效率.松木气的炉膛燃烧温度降低了45.26℃,木屑气的排烟温度降低了为41.32℃.生物质气掺烧对NOx减排效果更为显著,木屑气掺烧生成的NOx质量浓度最低;生物质直接燃烧对SOx的减排效果更好,松木掺烧生成的SOx质量浓度最低.     

不同含水率污泥与煤混烧的燃烧特性与反应动力学研究

污泥热耦合煤发电是一种合理处置污泥的高效方法,为保证掺入的污泥与煤混合后能够稳定燃烧,需关注污泥的含水率、掺烧比例等因素。研究采用2种污泥分别制备高水和脱水污泥,并与煤进行不同比例混合,在热重台架上进行了热重/微商热重试验,探究了污泥种类、掺烧比例、含水率等对基础燃烧特性、燃烧动力学以及混烧协同交互反应的影响。结果表明:掺烧污泥可以改善煤样的着火性能,随着掺烧比例增加,着火温度、燃尽温度、活化能逐渐降低;污泥的含水率对燃烧过程有一定影响,脱水污泥的综合燃烧指数S_N要高于高水污泥,混烧样品中污泥的含水率主要影响最大反应速率及其对应的温度,对指前因子和活化能也均有影响。污泥和煤的混烧交互反应表现出正向协同作用。适当的掺混质量比和含水率可以保证煤和污泥混烧稳定进行,为污泥与煤耦合发电的现场应用提供了指导。     

燃煤电厂掺烧生活污泥燃烧及环保特性现场试验研究

为了得到燃煤电厂掺烧生活污泥燃烧及环保特性规律,基于国内某电厂的330 MW亚临界四角切圆燃煤锅炉,针对6个工况开展现场试验研究。结果表明：燃煤、污泥与混合后的燃料在成分含量上区别较大;掺烧污泥会导致锅炉燃烧温度与热效率降低,最大的降幅分别为28℃和0.19%,总体降幅较小;掺烧污泥后,飞灰与炉渣中重金属含量及氯含量稍微上升,不会明显提高结渣风险;掺烧污泥后,现有的净化工艺仍能确保常规烟气污染物的排放浓度能满足燃煤烟气超低排放要求;随着掺烧比例的提高,NO_x的排放量呈现先增加后降低的趋势,SO₂的排放量逐渐降低,粉尘颗粒的排放量稍微提高;掺烧污泥不会对二噁英类和重金属及其化合物等非常规烟气污染物造成明显影响,排放情况能够满足燃煤电厂限制要求;风烟系统各级风机用电量普遍随着掺烧污泥量增加而提升,最大的提升幅度为5.4A,适当调整后均能够正常运行。     

湿污泥循环流化床干化焚烧一体化研究

为高效处理污泥并回收热量,提出湿污泥干化焚烧一体化工艺.在0.15 MW循环流化床试验台上对湿污泥干化焚烧一体化工艺进行验证性试验.利用循环流化床焚烧产生的热灰在外置式流化床干化器内对湿污泥先进行干化,再送回炉膛燃烧,结果表明通过调节湿污泥给料速率、循环热灰调节阀开度和辅助给煤量可以实现焚烧炉内温度和干化器内料层温度的运行稳定,干化后污泥颗粒粒径分布比较均匀,水分在20%左右,焚烧后烟气排放在环境允许的范围内.