煤粉热解气化耦合燃烧超低氮燃烧技术进展

随着环保政策趋严,常规火电机组经超低氮排放改造对炉膛内部燃烧过程及尾部烟道燃烧后烟气进行氮氧化物协同脱除后,NO_x已达到低于50 mg/m3的水平。随着低NO_x燃烧技术的发展,煤粉热解气化耦合燃烧超低氮燃烧技术已引起重视,其主要思路是在预燃室内引入高温热源,对远低于化学当量比的浓煤粉气流进行加热,煤粉在预燃室内先快速释放挥发分并发生部分燃烧,其气相产物及高温半焦离开预燃室经燃烧器组织送入炉膛后进行低氮燃烧处理。与传统的选择性催化/非催化还原法(SCR/SNCR)等燃烧后降氮策略相比,该技术通过燃烧高温半焦直接在炉内燃烧过程中降氮,技术优势和经济潜力显著。预燃源是产生气相产物、高温半焦的关键环节,笔者根据预燃源方式的不同,介绍了天然气供热煤粉预燃、循环流化床供热煤粉预燃、等离子点火预燃室、感应加热点火预燃室、传统预燃室燃烧器等煤粉预燃技术的发展现状及应用情况,为相关技术人员提供参考。     

基于机器学习的飞灰含碳量预测模型比较研究

锅炉飞灰含碳量是衡量锅炉燃烧效率的重要指标之一,基于机器学习构建了一套能够准确预测飞灰含碳的模型。首先,借助随机森林算法解决了飞灰含碳实测值与其他输入特征频率不一致的问题;其次,采用基于随机森林的递归特征消除方法,从30个原始输入特征中提取出9个输入特征,在降低模型计算量的同时提高了预测准确度;最后,以某电厂330 MW机组锅炉实际运行数据,建立了线性回归、决策树、KNN、随机森林、Catboost、XGBoost 6个机器学习模型对飞灰含碳量进行预测。预测结果发现：决策树、KNN、随机森林和XGBoost模型预测效果较好,均方误差分别为0.010、0.009、0.006和0.006,线性回归模型表现最差;构建的预测模型在锅炉低、中、高负荷下均保持稳定。     

某切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀现象及其与H2S含量的关系研究

火电超低排放背景下,锅炉主燃区贫氧运行成为常态,水冷壁壁面附近H₂S含量较高,导致严重的高温腐蚀。针对该问题,以某切圆燃烧锅炉为对象,测量水冷壁壁面附近不同高度处的H₂S体积分数,发现H₂S体积分数最高可达0.182%,常态运行时也在0.06%～0.10%。进一步分析发现,锅炉热态切圆直径沿炉膛竖直方向由下至上逐渐增大,是导致分离燃尽风层高度处水冷壁出现高温腐蚀的重要原因。最后,对H₂S含量与腐蚀速率进行关联分析,计算不同运行时间下水冷壁的腐蚀深度,计算结果在趋势上与该炉实际腐蚀情况一致。     

电站锅炉水冷壁高温腐蚀成因与对策研究

亚临界以上参数的大型电站锅炉水冷壁温较高,低NOx分级燃烧技术的应用使主燃烧区域处于贫氧状态,往往导致严重的高温腐蚀。选取某300 MW电站锅炉发生高温腐蚀后的水冷壁管为研究对象,通过割管取样、电镜表征分析等手段,对高温腐蚀原因、类型进行了研究。研究结果表明,腐蚀产物中含有大量FeS,属于典型的硫化物型腐蚀。腐蚀管样表面覆盖有肉眼可见的蓝色、黄绿色物质,其主要成分为铁的氧化物、铁的硫化物以及锌的硫化物;硫化物在蓝色物质中主要为FeS晶体,晶体尺寸大小在10～20μm,呈现规则六方晶体结构;黄绿色物质则主要为ZnS,同时,腐蚀管样表面还发现大量未燃尽碳颗粒,表明炉内配风不合理,存在火焰中未燃尽的煤粉和飞灰颗粒刷墙现象。燃烧器改造后,进行了冷态空气动力场烟花调试,发现整体切圆状况良好,符合设计要求,无偏离炉膛几何中心。一次风切圆直径为790 mm,基本与设计值吻合,各层气流相对舒展,无明显贴壁现象,炉内烟花模拟的火焰充满度良好,炉内空气动力场状况明显改善;从改造后热态运行结果看,锅炉对煤种适应性有极大改善,燃烧稳定性和防结渣能力均有较大提升,在贫煤50%掺烧比例下,锅炉出力可保持800 t/h以上连续运行,看火孔火焰均匀,未发现大块连续结焦现象,高温腐蚀现象明显减轻。     

煤热解过程中多种挥发分生成特性研究

煤热解气(挥发分)组分对煤后续的热解、气化、燃烧等热化学行为有重要影响。为了测量挥发分成分,选取7种煤,测量其脱挥发分失重特性,利用气相色谱和傅里叶红外烟气分析仪对其中2种烟煤挥发分中的含碳氢、含氮、含硫等多达13种组分进行测量,并分析挥发分中的水分来源,结果表明：挥发分中体积分数最大的5种气体成分是CO、CO₂、H₂O、CH₄、H₂;低温下,挥发分中H₂O的体积分数最大,超过40%;高温下,H₂体积分数最大,超过55%。煤热解气中,水分含量与热解温度、煤种密切相关,水分主要来源于煤中的酚羟基在受热后的缩合反应。     

蛭石对准东煤灰物相演变及灰熔点的影响

结合灰熔点仪、XRD以及热分析仪等实验方法,研究蛭石作为准东煤添加剂的特性.结果显示,添加蛭石后灰中Si和Mg元素含量升高使得1100℃灰中主要物相由镁黄长石向透辉石和镁橄榄石方向转化,同时提前并促进CaSO4的分解;蛭石的加入提高了Na、K元素被固定在矿物中的比例,但对其反应路径影响不大;随蛭石添加比例升高,灰熔点呈...     

模糊层次分析法在电站锅炉高温腐蚀影响因素定量分析中的应用

针对高温腐蚀影响因素间的模糊性和不确定性,采用模糊层次分析法(FAHP)进行试验分析,通过对各影响因素两两间隶属度的判别,并结合现场试验,构造反映人们思维判断与客观事实一致性的模糊矩阵,定量计算出某电站锅炉水冷壁高温腐蚀各影响因素的权重指标,找到了对锅炉水冷壁高温腐蚀影响最大的因素,并进行了针对性的燃烧调整.半年后的停炉检查发现,水冷壁高温腐蚀现象得到了改善.     

基于模糊理论的煤粉着火及时性试验研究

应用模糊综合评价方法对煤粉的着火状态进行定量评估,提出了着火及时性指数:js=b2/(b1+b2+b3)×100%,其值越大,说明着火情况越好。在某电厂锅炉上的试验表明:运行优化调整前,着火及时性指数为19.7%~68.6%,飞灰含碳量5.5%;运行优化调整后,着火及时性指数大幅度增加,达89.6%~92.2%,飞灰含碳量降至4.5%,表明模糊综合评价能准确地反映煤粉的着火状态,为锅炉燃烧调整提供指导。