W火焰锅炉高温腐蚀问题分析及调整策略

为缓解上安电厂2号锅炉完成低氮燃烧改造后下炉膛水冷壁出现的严重硫化物高温腐蚀问题,针对该厂2号W火焰锅炉燃烧方式的特点及设备状况,分析得出锅炉进行分级送风、煤粉浓淡分离、增加燃烬风等低氮燃烧改造,使得下炉膛区域由过氧燃烧转变为欠氧燃烧是引起高温腐蚀的主要原因,并提出从运行氧含量、燃烬风门开度、外二次风旋流强度、煤质和运行磨煤机组合等几个方面寻优的燃烧调整策略。结果表明,根据各项测试最优结果进行优化组合后满足O_2含量2%,CO含量0.2%条件的测点个数明显增加,下炉膛壁面还原性气氛明显减弱,高温腐蚀问题得到较大缓解,提高了机组运行的安全性,保证最优工况下选择性催化还原法(SCR)入口的NO_x浓度低于改造设计值的800 mg/m~3,表明调整策略同时兼顾了环保运行的要求。     

燃尽风率与贴壁风率对350 MW四角切圆锅炉高温腐蚀的影响

针对某电厂350 MW低氮锅炉水冷壁高温腐蚀问题，进行调整配风与增加贴壁风的模拟研究。分别模拟燃尽风率38%、33%、27%时炉膛内还原性气体CO、H₂S与NO_x浓度的变化关系，并模拟增加贴壁风对水冷壁附近还原性气体浓度的影响。结果表明，燃尽风率由38%降至33%,可在NO_x生成量无明显增加的前提下使炉膛内还原性气体CO与H₂S浓度降低20%,减缓水冷壁的高温腐蚀；将燃尽风率由38%降至27%,虽可增加主燃区氧气浓度，降低CO与H₂S生成量，减缓水冷壁高温腐蚀，但会造成NO_x浓度大幅增加。炉膛内高温腐蚀区域主要位于紧凑燃尽风UAP喷口与中位燃尽风SOFA3喷口之间，可在紧凑燃尽风UAP喷口两侧增加贴壁风。模拟结果显示增加与主气流旋向相同的贴壁风可降低水冷壁附近CO、H₂S浓度且对流场影响较小。由于水冷壁附近CO浓度较高，双侧贴壁风流量更大，对降低水冷壁附近CO效果更好，双侧贴壁风对高温腐蚀区域覆盖面积更大。而水冷壁附近H_2<...     

贴壁风方式对锅炉壁面气氛及燃烧特性的影响

深度空气分级燃烧作为一种高效的低氮燃烧技术已被超临界机组普遍采用,然而由于还原区过大,导致锅炉水冷壁及高温受热面频繁发生高温腐蚀。为了研究贴壁风对高温腐蚀的抑制作用,比较空气和烟气贴壁风对锅炉在不同负荷下的燃烧及NO_x排放特性的差异,针对某电厂660 MW超临界机组炉内燃烧流动问题,建立了考虑贴壁风标量方程的CFD(computational fluid dynamics)数值模型,研究了不同的贴壁风设计参数在BMCR(boiler maximum continous rating)工况与50%THA(turbine heat acceptance)工况下对水冷壁高温腐蚀区域受热面燃烧环境的影响,并将仿真结果与电厂对应数据进行对比验证。在前后墙中间截面处对CO浓度进行定性分析,发现两种工况下采用空气贴壁风和烟气贴壁风均使侧墙对应区域CO浓度降低,同时将颗粒燃尽率、出口NO_x浓度在同样运行功率间进行对比,发现变化不明显,可认为两者对炉内燃烧的影响差异较小,且均能控制壁面区域的还原范围。在50%THA工况下,由于负荷降低,该负荷下工况的出口处烟气...     

位移钝体稳燃的旋流预混燃烧污染物生成特性

石化炉、加热炉等设备中燃烧过程的污染物控制具有重要意义。旋流预混燃烧过程具有低NO _x 排放的潜力,引发了学术界和工业界的广泛关注。结合钝体燃烧和旋流燃烧各自的优势,本文设计了带有位移钝体的旋流预混燃烧器。首先研究了不同钝体结构下的污染物的生成情况,确定了最优的钝体结构,在此基础上进一步研究了在不同旋流数下污染物生成、火焰形态和温度场分布情况。研究发现,钝体角度为30°、体积较小的倒锥形钝体具有较低的NO _x 和CO生成量。NO _x 生成量随着旋流数从0增加到0.83呈先减小后增加的趋势,并且当旋流数为0.25时,NO _x 生成量最低。在同一热功率下,火焰高度随着旋流数的增加而减小。在同一旋流数下,火焰宽度随热功率增大呈增大趋势。NO _x 生成量变化规律与其火焰温度分布规律一致,即NO _x 生成量最低的工况下火焰温度也比较低。由此推测旋流引发的温度变化是NO _x 生成量变化的主要影响因素之一。本文的研究结论对旋流预混燃烧器的设计提供了理论基础。     

氧浓度对调节NO x 氧化度协同CABR法脱硝性能及菌群结构的影响

针对调节NO _x 氧化度协同化学吸收-生物还原法在不同氧气体积分数下的NO _x 去除性能及微生物群落结构的动态变化,研究了氧气体积分数对该体系的影响机制。结果表明,调节模拟烟气中NO _x 氧化度为50%时,烟气中包含的氧气体积分数在0~8%的范围内,化学吸收-生物还原（CABR）体系的脱硝效率稳定在99%以上;当氧气体积分数达到10%时,系统脱硝效率仍可超过94%。EPS含量检测显示,氧体积分数从0增加至5%,导致LB-EPS中PN/PS值由1.72上升到2.18,TB-EPS中PN/PS值从1.21降至0.706。高通量测序结果表明,不同氧气体积分数下微生物的优势菌门均为Proteobacteria,其相对丰度达到55.0%~85.7%,它是典型的具有好氧反硝化能力的菌门,这保证了该系统脱硝性能的稳定。综上所述,氧体积分数对调节NO _x 氧化度协同CABR集成系统的脱硝效果影响较小,为烟气中NO _x 的去除提供了新的思路。     

燃煤电站锅炉水冷壁壁面高温腐蚀问题分析与对策

以对冲燃烧方式的电站锅炉水冷壁壁面高温腐蚀问题为研究对象,从腐蚀机理与燃烧特性角度对水冷壁燃烧区域进行腐蚀特性建模分析,研究水冷壁近壁区域还原性和腐蚀性气氛作用下的硫化物型熔盐腐蚀部位分布规律,腐蚀发生严重的区域将集中在两侧墙的燃烧器周围区域、下层冷灰斗区域、上层燃烧器与顶层燃尽风喷口之间的两侧墙中间区域。现场实测数据验证可知,燃煤电站锅炉水冷壁近壁区域在氧浓度极低情况下,H₂S、CO等物质浓度严重超出腐蚀判定指标要求,水冷壁壁面腐蚀严重,腐蚀发生部位与数值模型结果吻合。结合工程经验,给出了水冷壁壁面高温腐蚀防治的具体措施。     

330MW锅炉配风方式对NOx排放浓度和锅炉经济性的影响分析

针对某电厂330MW锅炉进行了配风方式及总风量的研究,分析了配风方式及总风量的变化对NO_x排放浓度和锅炉经济性的影响。结果表明：在机组负荷一定的条件下,改变配风方式,当机组负荷为250MW时,工况T2与工况T1的锅炉效率相差不多,NO_x排放浓度下降了40mg/m³;当机组负荷为300MW时,工况T4比工况T3的锅炉效率高了0.28%,NO_x排放浓度下降了20mg/m³。在机组负荷及其他运行参数基本不变的条件下,改变总风量,当机组负荷为300MW时,工况T6比工况T5的锅炉效率高了0.19%,NO_x排放浓度下降了40mg/m³;当机组负荷为250MW时,工况T9比工况T7的锅炉效率高了0.16%,NO_x排放浓度升高了40mg/m³。当机组负荷为190MW时,工况T12比工况T10的锅炉效率高了0.24%,NO_x排放浓度下降了60mg/m³。     

劣质煤种对1000MW旋流对冲锅炉燃烧性能的影响

旋流对冲燃烧锅炉在燃用劣质煤种时,由于劣质煤着火困难,会造成主燃区温度较低,引起炉内燃烧不稳定,并且水冷壁经常发生高温腐蚀和结渣,上部对流受热面超温,飞灰含碳量也增加,锅炉热效率明显降低,是目前电站锅炉运行面临的一大难题。针对某1 000 MW旋流对冲燃烧锅炉,采用CFD方法研究了锅炉燃用劣质煤种时炉内燃烧组织的分布特性,并将结果与设计煤种进行了对比分析。结果表明:与设计煤种相比,劣质煤灰分高,热值低,原燃烧器的分级配风方式不利于劣质煤粉及时着火,燃点推迟,炉膛水平截面温度分布不均匀,四周水冷壁中心附近出现高温区和高浓度CO,炉膛中心高温区减小,火焰中心上移,因此对流受热面附近出现高温区域,这些会导致水冷壁高温腐蚀,对流受热面超温问题发生,同时出口烟温也会增加,即锅炉效率降低。另外,由于分级燃烧组织的不合理,炉膛出口NOx生成量也明显增加。在实际运行中,可以采用混煤掺烧的方式,改善劣质煤种的燃烧特性,从而提高锅炉燃烧稳定性;其次,可以对原旋流燃烧器进行改造优化,如适当减小一次风速,或者在水冷壁中心增设墙式风,保证劣质煤粉有足够的时间预热并能够及时与二次风混合,稳定着火,提高锅炉燃用劣质煤种的能力。     

300MW四角切圆贫煤锅炉三次风布置对NOx排放的影响

低氮燃烧改造是燃煤电厂降低氮氧化物排放最主要的策略之一。空气分级燃烧技术因其技术成熟、成本低廉等优势在燃用烟煤的锅炉中得到广泛应用。然而,随着煤/风比的进一步增加,NO_x降幅减小,未燃尽碳含量显著变大。与燃用烟煤的锅炉相比,燃用低挥发分煤种锅炉的低氮改造工作更加困难和复杂。四角切圆贫煤锅炉的三次风会影响风煤混合、燃烧气氛和温度,这些都会对煤粉燃烧过程和NO_x生成产生显著影响,若仅采用空气分级技术,并不能满足NO_x排放标准。因此,在低氮燃烧改造方案设计过程中,需寻求最佳的三次风布置方案以实现低氮高效燃烧。将一台300 MW四角切圆贫煤燃烧锅炉作为研究对象,采取CFD数值模拟方法,考察了三次风布置方式对锅炉燃烧特性的影响。结果表明:当三次风布置在燃烧区下部时,下层一次风和三次风中的煤粉迅速着火燃烧,温度攀升,火焰中心上移; NO_x还原区变长,此时炉膛出口NO_x浓度最低,为405 mg/Nm~3;三次风的下移导致炉膛主燃区中上部氧量较少,煤粉不充分燃烧,燃尽率降低。当三次风布置在主燃区中部时,由于三次风风温较低,导致炉膛燃烧温度下降,一定程度上抑制了热力型NO_x的生成,炉膛出口NO_x排放量减少;三次风的喷入增加了主燃区过量空气系数,有利于煤粉的充分燃烧,燃尽率提高。当三次风布置在主燃区上部时,随着三次风位置的升高,三次风煤粉整体燃烧燃尽区域上移,折焰角附近温度依次升高;三次风位置的上移增加了NO_x还原区的长度,三次风喷口位置越高,炉膛出口NO_x浓度越低;三次风上移导致三次风煤粉在炉膛的停留时间变短,造成燃烧不充分,飞灰含碳量增加,燃尽率降低。此外,对改造后飞灰及大渣含碳量,炉膛出口烟温和NO_x浓度等参数进行现场测量,NO_x排放浓度模拟值和测量值分别为445和448 mg/Nm~3,飞灰含碳量分别为1. 92%和1. 48%,数值模拟结果与现场测量结果吻合较好。     

火电厂锅炉水冷壁管高温腐蚀和磨损处理方法及分析

火力发电厂锅炉水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理复杂,它与炉膛火焰温度、燃煤的含硫量、烟气与灰分颗粒的冲蚀密切相关。文章针对岱海电厂一、二期锅炉水冷壁采用超音速电弧喷涂,积极采用电喷涂技术是火电厂锅炉水冷壁高温防腐耐磨涂层最可靠的解决方法。     

空气冷却式煤粉燃烧室数值模拟研究

双锥煤粉燃烧室在小容量工业锅炉中广泛采用水冷却方式,但随着市场对高容量锅炉需求的增加,双锥燃烧室体积增大、数量增多,如仍采用水冷却的方式将导致安装困难、水系统复杂等问题,亟需开发新的冷却方式。空气冷却形式具有结构简单、预热后的空气可以增加煤粉的着火稳定性等优点,需要考察其首次应用于双锥煤粉燃烧室中的效果。为了确定空气冷却式燃烧室燃烧和壁面冷却情况,采用数值模拟技术对14 MW工业锅炉燃烧室和炉膛进行三维建模,得到50%和100%两种负荷下不同内外二次风配风比例下燃烧室内部燃烧情况、金属壁面温度、出口火焰形状和炉膛充满度。结果表明:控制总空气过量系数不变,随着内二次风比例的逐渐增加,燃烧室内的平均温度逐渐降低;50%负荷下金属壁面温度随二次风比例的增加逐渐降低,100%负荷下金属壁面温度先降低后升高,这是内二次风助燃燃烧和外二次风的冷却共同作用的结果。随着内二次风比例的增加,金属壁面的高温区域逐渐后移,集中于后锥出口区域;在50%负荷下内二次风量占总空气量比例为0.4时,金属壁面具有最高温度930 K,100%负荷下内二次风量占总空气量比例为0.2时,壁面金属最高温度835K,2个最高温度均出现在后锥收缩段,据最高温度推荐壁面材料选取0Cr18Ni9,2种负荷下最高温度出现时燃烧室内的内二次风配风量为2 600 Nm3/h,应尽量使内二次风远离此配风量;50%负荷下燃烧室平均温度、金属壁面平均温度及最高温度均高于100%负荷,是空气冷却结构需要重点考察的工况。随着内二次风比例的逐渐增加,火焰长度先增加后减小,当内二次风过小时,出口气速较小,外二次风具有向中心的速度分量,火焰主要集中在炉膛前部。随着内二次风比例的增加,出口速度增大,火焰变长变细。但随着比例的继续增加,外二次风的轴向速度变小,出口火焰的旋流强度完全由二次风决定,出口旋流强度的增大导致了火焰的变短变粗,在2种负荷下,火焰长度较长时,内二次风比例为0.4~0.5。内外二次风比例为0.5∶0.5时,燃烧室内燃烧情况和壁面温度均匀稳定,火焰在炉膛内的充满度最好,是2个考察负荷下均较适合的运行参数。     

尿素法SNCR对大型电站煤粉锅炉运行影响的工业试验

在660MW超临界W火焰锅炉上开展了工业试验,研究了尿素法选择性非催化还原脱硝（SNCR）投运对锅炉热效率、NOx排放、SCR入口烟道截面NOx分布及炉内烟气温度的影响。结果表明：SNCR系统喷入炉内的水汽化吸热是导致锅炉热效率降低的主要原因,喷入炉内水流量增加1.0t/h,锅炉热效率降低约0.05个百分点;稀释水流量影响尿素溶液在炉内的雾化和分配效果,在尿素用量相同条件下适当增加稀释水流量,SNCR脱硝效率会显著提高;相对于试验负荷下约2400t/h的烟气流量,SNCR喷入炉内的尿素溶液流量相对较少（占0.2%～0.5%）,因此,对炉内烟气温度影响并不明显。在一定范围内调整稀释水和尿素溶液流量对SCR入口烟道截面NOx分布的影响并不明显,但是过低的稀释水流量会影响炉内尿素混合效果,进而影响SCR入口NOx浓度在烟道截面深度方向上分布的均匀性。     

MnO x -ZSM-5脱硝催化剂制备的溶剂效应研究

MnO _x -ZSM-5脱硝催化剂具有较好的低温氨选择性催化还原反应（NH₃-SCR）活性,因其原料成本低、脱硝效率高等优点成为研究热点。详细叙述了采用蒸干溶剂法、通过调变制备过程中溶剂组成（乙醇和水或其混合溶液）制备系列MnO _x -ZSM-5催化剂,并首次研究了“溶剂效应”对催化剂脱硝性能产生影响的原因。利用X射线衍射（XRD）、光电子能谱仪（XPS）、程序升温氨吸附法（NH₃-TPD）、N₂物理吸附、氢气程序升温还原（H₂-TPR）以及扫描电子显微镜（SEM）等表征手段分析了催化剂物化性质、锰存在状态与催化性能之间的相互关系。结果发现,随着溶剂中水分占比的提高,MnO _x -ZSM-5脱硝催化剂的比表面积降低,具有高催化活性的Mn⁴⁺物种比例迅速下降,这些原因均导致催化剂的脱硝活性逐步降低。说明溶剂组成会影响催化剂的脱硝性能,因此在制备MnO _x -ZSM-5脱硝催化剂时选取合适的溶剂是至关重要的,这为如何制备高活性的MnO _x -ZSM-5脱硝催化剂提供了重要信息。     

基于热解与燃烧反应重构的低NO x 解耦燃烧原理与技术

解耦燃烧原理最早于1995年被用于烟煤的低氮无烟燃烧,其通过分离燃料热解与半焦燃烧,打破两反应在传统燃烧方式中的耦合作用,并通过重构热解挥发分与半焦的燃烧反应,实现挥发分完全燃烧的同时有效还原燃烧生成的NO _x。基于此方法的燃烧技术在1997年被定义为“解耦燃烧”。本文围绕固体燃料解耦燃烧高效低氮化原理、燃烧过程反应重构原则和反应过程定向调控关键要素,综合总结近三十年在煤炭与生物质解耦燃烧基础研究、技术开发、民用及工业燃烧典型应用及其实现的燃烧强化效果等方面取得的主要进展。解耦燃烧耦合其他诸如燃料再燃、燃料或空气分级燃烧、流态重构燃烧等先进燃烧技术可以进一步提高燃烧效率,降低空气污染物排放。解耦燃烧技术特别适合高含水燃料,对创新低阶煤和有机废弃物等的高效低氮燃烧新技术具有重要的科学意义和应用价值。     

基于混合建模的水泥生料分解过程动态特性研究

为掌握水泥分解炉运行过程的动态特性,采用机理建模与神经网络相结合的方法构建了水泥分解炉一维特性模型,并结合工业数据对该方法的可行性进行验证。结果表明,模型能够准确地计算炉内温度、气体浓度等参数,具有良好的泛化性能。基于所提出的模型,研究了炉内各状态参数的稳态分布特性。此外,对喷煤量、生料下料量、喷氨量以及高温风机转速等操作变量进行阶跃实验,分析上述操作变量改变时分解炉出口温度及出口NO _x 含量的动态响应情况。研究所得相关动态特性规律可以为控制系统的分析、设计和优化提供参考与依据。     

基于热解与燃烧反应重构的低NO x 解耦燃烧原理与技术

解耦燃烧原理最早于1995年被用于烟煤的低氮无烟燃烧,其通过分离燃料热解与半焦燃烧,打破两反应在传统燃烧方式中的耦合作用,并通过重构热解挥发分与半焦的燃烧反应,实现挥发分完全燃烧的同时有效还原燃烧生成的NO _x。基于此方法的燃烧技术在1997年被定义为“解耦燃烧”。本文围绕固体燃料解耦燃烧高效低氮化原理、燃烧过程反应重构原则和反应过程定向调控关键要素,综合总结近三十年在煤炭与生物质解耦燃烧基础研究、技术开发、民用及工业燃烧典型应用及其实现的燃烧强化效果等方面取得的主要进展。解耦燃烧耦合其他诸如燃料再燃、燃料或空气分级燃烧、流态重构燃烧等先进燃烧技术可以进一步提高燃烧效率,降低空气污染物排放。解耦燃烧技术特别适合高含水燃料,对创新低阶煤和有机废弃物等的高效低氮燃烧新技术具有重要的科学意义和应用价值。     

回转窑人工智能专家系统的应用实践

根据水泥熟料煅烧过程操作控制原理研发的"回转窑人工智能专家系统"采用了人工智能模拟技术、实时数据清洗技术、控制数据关联匹配技术。该系统由分解炉出口温度自动控制系统、篦速自动控制系统和氨水用量自动控制系统三个模块组成。该系统投运后,分解炉出口温度控制有效率由之前人工控制的平均60%~70%提高至平均80%~95%;篦下压力和二次风温稳定性提高;氨水消耗量下降显著;窑系统投料量增加10 t/h左右,熟料标准煤耗降低2.85 kg/t,熟料强度均有提高。     

SNAR： 一种新型非氨基还原除酸脱硝工艺技术

为了解决当前脱硝技术存在的氨逃逸及安全隐患等问题,本文采用了一种新型选择性非氨基还原除酸脱硝工艺技术（SNAR）。首先,详细地阐述了SNAR工艺的技术原理和流程;然后基于天津石化热电部7^#煤粉炉工业试验,验证了该工艺技术的脱硝效果和是否存在氨逃逸;最后,通过对标分析选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）工艺技术,总结了SNAR工艺技术的优点及应用前景。研究结果表明：SNAR工艺技术的NO _x 脱除率为50%~90%,不会产生氨逃逸。该技术能够有效地避免氨逃逸带来的二次污染,解决腐蚀、结垢及安全等问题,给锅炉运行带来了极大的经济和环境效益。     

LBTF3200型篦冷机技术改造

介绍了LBTF 3200型篦冷机运行过程中存在的二次风温低、出篦冷机熟料温度高、热交换效率不理想等问题,分析了料层、冷却风机风压、风量对篦冷机性能的影响并提出了技术改造方案。技改后,二次风温平均提高40℃,三次风温平均提高68℃,窑头喂煤量平均减少0.5t/h,分解炉喂煤量平均减少0.2t/h,年节煤资金可达上百万元。