生物质气化耦合发电体系的合成气组分与能量分析

碳达峰碳减排目标实现过程中,充分挖掘生物质耦合发电是一项关键举措。通过Aspen Plus软件对生物质气化耦合发电体系中的气化过程进行了建模分析,重点研究了当量比和环境压力对合成气气体组分的影响,并结合计算结果探讨了合成气热值及能量的变化规律。结果表明,随着当量比的增加,H₂体积分数由19.47%单调降低至5.19%;CO体积分数在当量比为0.3附近达到最大值22%;CH₄体积分数随着当量比的增加呈现单调降低的状态,从1.3%降至0。依托理论研究的成果,合成气体热值的曲线与CO和H₂表现出相同的变化规律,在当量比0.3～0.35时达到最高值,然后快速下降。考虑到带入炉膛的能量还有气体显焓,提出了一种热值+显焓的合成气能量评价方式,其在当量比为0.35时达到最大值,也是生物质耦合气化系统的最优当量比区间。     

煤电减排对中国大气污染物排放控制的影响研究

对中国煤电行业SO₂、NO_x和烟尘的减排历程进行了回顾，系统分析了全国煤电行业不同污染物控制设施装机容量和污染物排放的发展情况，以及全国分行业大气污染物排放的总体发展情况。研究表明，煤电行业近年来的污染物排放控制对中国大气污染物减排贡献巨大。目前中国大气污染物排放的主要源头已由煤电行业转移到热力、钢铁、水泥等高能耗行业。建议制定协同控制高耗能行业的排放标准，加强非电行业的污染物减排管理，集中解决环境污染的主要矛盾。     

碱性吸收剂喷射脱除电厂烟气SO3技术及理论模型

碱性吸收剂喷射技术是一种高效脱除电厂烟气中SO₃的新型技术。为推动国内燃煤电厂烟气SO₃脱除技术的发展,介绍了该技术的特点、系统运行特征和原理,建立了SO₃脱除反应理论模型,并对理论模型进行了实践验证。此外,对加入的碱性吸收剂是否会影响脱硝催化剂的活性进行了论证。研究结果表明：（1）碱性吸收剂颗粒终端沉降速度在0.01~0.10m/s之间,远远小于烟气速度;（2）通过简化气固反应模型得到的理论SO₃脱除效率解析解,与工程实测值偏差在 ±5%以内;（3）SO₃脱除效率与烟气速度、烟气温度,吸收剂颗粒粒径、吸收剂与SO₃摩尔比等因素相关;（4）在工程设计过程中,将吸收剂与SO₃摩尔比设置在1.5以上,吸收剂粒径选择在30μm以下,吸收剂颗粒停留时间不小于4s,可保证SO₃脱除效率在80%以上;（5）碱基吸收剂亚硫酸钠对脱硝催化剂的负面影响可忽略不计。     

SCR脱硝系统最低连续喷氨温度的研究

目前国内选择性催化还原（SCR）脱硝机组普遍存在低负荷停止喷氨的问题,脱硝装置停运工况所对应的烟气温度称之为最低连续喷氨温度。出于技术保护的目的,以往引进国外技术的催化剂制造商得不到此温度的计算方法。为此,从硫酸氢铵（NH4HSO4）的生成机理出发,分析了NH4HSO4的结露过程,并结合催化剂的微孔毛细管冷凝现象,提出了一种计算最低连续喷氨温度的方法,该方法计算结果与工程实践有很好的耦合度。同时,根据烟气成分、脱硝效率、NOx入口浓度对最低连续喷氨温度的影响,结合运行经验,提出了“欠氨运行”概念,用以指导工程实践和脱硝系统的运行。     

脱硫湿烟气喷淋冷凝过程数值模拟研究

大中型燃煤电厂多采用湿法脱硫技术,脱硫过程导致大量水分蒸发,600 MW机组经湿法脱硫后排放的烟气中携带水蒸气超过200 t/h。脱硫湿烟气中的水蒸气及低温余热是燃煤电厂水资源和能量损耗的重要部分。为降低烟气中的含湿量,有效回收烟气中的水分及余热,同时解决因湿烟气中水蒸气凝结引起的烟囱腐蚀、"石膏雨"及"白烟"等问题,基于Fluent软件,构建三维稳态CFD模型,对湿法脱硫后烟气的冷凝过程进行数值模拟研究,将优化设计后的冷凝室作为计算对象,充分考虑气液两相流之间的能量、质量、动量交换,全面讨论了冷凝室本身结构和气液两相参数对传热传质的影响。结果表明:两喷淋层的布置存在最佳间距,模拟中最佳间距为1 m,此间距可使液滴在冷凝室内停留时间和气液接触均匀性同时达到较高水平。在一定的烟气流速范围内,烟气流速高,烟气在冷凝室中停留时间短,气液两相接触时间少,换热程度差;烟气流速低,烟气雷诺数小,湍流流动弱,单位时间单位面积处理的空气量小,故存在最佳烟气流速,研究表明,最佳烟气流速为3.5 m/s。适当增大液气比、合理减小液滴直径、降低喷淋液温度、加大喷嘴角度,都可有效保证流场均匀性,提高气液接触强度,增强气液之间传热传质效果。但增大液气比需较大水量,不利于节水节能;降低喷淋液温度可加大换热温差,但需较低的冷却水源;加大喷嘴角度对提高冷凝效果幅度有限。其中减小液滴直径是最有效的方法,采用雾化程度好的喷嘴,使液滴直径小于210μm,可将湿烟气从323 K冷凝至311.75 K,600 MW机组每小时可回收至少80 t水资源以及6.59 MW能量,达到节水节能、"消白"、除尘一体化的目的。     

循环流化床锅炉脱硫工艺经济性分析

循环流化床锅炉炉内脱硫无法满足排放要求时,需要对排烟进行进一步净化。烟气净化工艺主要有石灰石-石膏湿法烟气脱硫和循环流化床半干法烟气脱硫。为了比较2种工艺的经济性,建立了技术经济分析模型,对比分析了满负荷时炉内脱硫效率70%条件下的经济技术指标。分析结果表明,循环流化床半干法烟气脱硫的运行成本和总成本相对较低时,要求硫含量分别低于1.1%和2.1%;循环流化床半干法烟气脱硫的脱硫剂成本占比较大,而石灰石-石膏湿法烟气脱硫的电费占比相对略大;石灰石价格、上网电价和年运行时间是影响脱硫成本的主要因素,石灰石对脱硫成本的敏感度大于上网电价;石灰石价格低于112元/t时,石灰石-石膏湿法烟气脱硫的运行成本更高;上网电价低于0.43元/kWh时,石灰石-石膏湿法烟气脱硫的运行成本相较更低;循环流化床半干法烟气脱硫总成本在石灰石价格、电价、年运行时间的研究波动范围内相对较小;相较于常规炉内脱硫技术,超细石灰石炉内脱硫技术的炉内脱硫成本较低,与循环流化床半干法烟气脱硫工艺相结合的综合优势更显著。     

循环流化床循环流率冲击法在线测量方法

开发了一种通过测量下落颗粒和靶板碰撞冲击力来确定颗粒流率的流量计,通过试验验证了该流量计的可行性,并研究了颗粒下落速度、颗粒粒度和颗粒密度对流量计的影响.建立了该冲击式流量计的理论模型,利用冷态流化床试验数据对理论模型进行了校验.结果表明：该流量计具有操作简便、测量准确、反应灵敏、易于校准、对提升管内的颗粒流动无干扰的特点;模型计算结果与试验数据较吻合,可利用模型简化流量计的校准程序,增加流量计的应用范围.     

脱硫湿烟气喷淋冷凝过程中的参数优化研究

湿法脱硫技术的广泛使用将脱硫效率提高到90%以上,但脱硫后烟气含湿量大,增加了雾霾和微细颗粒物形成的可能性。以喷淋塔作为研究对象,基于Fluent软件对塔内的气液两相流场进行了三维稳态数值模拟。结果表明：喷淋液滴粒径对烟气冷凝除湿具有关键作用,液滴粒径越小,气液两相接触面积越大,换热效果越明显,当液滴粒径小于700μm时,烟气温降可达到6 K以上;当入口烟气温度为319～335 K时,所引起的冷凝水量的比值基本不变;喷淋液滴速度对烟气流场具有整合作用,选择合适的液滴速度可减小烟气回流区、提高塔内空间利用率,当液滴速度增加至40 m/s时,出口烟气温降可提升1.9 K左右。     

裤衩腿型循环流化床炉膛的翻床实验

大型循环流化床(CFB)锅炉设计中广泛采用裤衩腿型的炉膛结构,炉膛内的翻床往往会造成停机事故.根据Glicksman的Scaling-Low模化准则,以具有裤衩腿结构的300MW CFB锅炉炉膛为原型,设计并建立了CFB冷态实验台.采用带通孔的中隔墙控制横向物料流动的高度和流通面积,设计了裤衩腿型炉膛内的翻床实验.动态的压力和风量测量结果表明,两侧炉膛内物料流动不对称导致了上部存在的物料横向流动,是发生翻床的根本原因;发生翻床的必要条件是固体物料产生的床压降足以控制单侧炉膛总压降的变化趋势;当炉膛上部横向通流截面平均高度降低或横向通流截面积减小时,两侧炉膛存料量的变化速率都会减缓.