燃煤锅炉燃烧优化与污染物控制技术

  • 基于数据驱动660 MW循环流化床锅炉多目标燃烧优化

    张文祥;徐文韬;黄亚继;金保昇;

    为降低某电厂循环流化床锅炉污染物排放,同时提高锅炉燃烧运行经济性,本文采用数据驱动技术实现循环流化床锅炉多目标燃烧优化。基于改进粒子群优化长短期记忆神经网络建立循环流化床锅炉NO_x/SO_2排放数学模型和锅炉排烟温度数学模型,以相对误差为预测性评估指标以确定最佳网络参数;其次,基于改进粒子群优化长短期记忆神经网络(IPSO-LSTM)、长短期记忆神经网络(LSTM)、广义回归神经网络(GRNN)和反向传播神经网络(BPNN)分别构建NO_x/SO_2排放数学模型和锅炉排烟温度数学模型,通过比较预测性评估指标,证明本文构建预测模型有效性;最后,基于非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)获取不同运行工况下循环流化床锅炉燃烧优化调整方案,以降低NO_x/SO_2排放浓度,同时维持排烟温度稳定性。结果表明:相比优化前,优化后NO_x排放浓度平均降低了10.58%,SO_2排放浓度平均降低了25.81%,最大降低了650 mg/m~3,且排烟温度平均降低0.14%。

    2024年02期 v.40;No.193 97-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1738K]
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  • 添加剂H_2对SNCR脱硝特性的影响

    刘平;王林伟;李天硕;左言骏;刘猛;段钰锋;

    在管式炉上探讨了选择性非催化还原的脱硝特性,分析了有无气体添加剂H_2在不同氨氮比(normalized stoichiometric ratio, NSR)下的N_2O、NO、NH_3、SO_2的排放特性及其随温度的变化规律。分析结果表明:无添加剂的情况下,在温度870℃、NSR为2.0时,NO最大还原效率为90%;N_2O生成浓度和NO还原效率的变化趋势接近,NSR越大,NO还原效率越高,N_2O排放浓度越大;NO还原温度窗口与N_2O生成的温度窗口基本上吻合。氨逃逸量在低于750℃时,明显增大,在高于850℃时,趋于0;SO_2浓度随温度的升高呈现与氨逃逸相反的变化趋势;随着H_2添加量的増大,NO还原温度窗口显著拓宽,且向低温移动,添加后最大NO还原效率超过90%,对应温度为820℃左右;N_2O浓度随温度呈先上升后下降的趋势,随H_2添加量的增加,低温区的N_2O浓度升高,且峰值向低温区移动,温度窗口变宽;氨逃逸量随温度升高先增大后降低,且这种趋势在低温区更明显,反应温度超过850℃,不同添加比下的氨逃逸量趋于0;添加比对SO_2浓度的影响在低温和高温段都不明显,SO_2浓度与氨逃逸量呈现相反的变化趋势。所述H_2添加后的污染物排放规律可为同类研究提供参考。

    2024年02期 v.40;No.193 108-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1705K]
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  • 燃煤锅炉温度场与高温腐蚀气氛场同步在线检测装置开发及应用

    王建荣;程银雪;李龙;郭古青;田亚莉;孙小聪;周月婷;李传亮;邱选兵;

    燃煤锅炉主燃区燃烧场的经济性、安全性和环保性对于智慧电厂建设具有重要意义。其中,水冷壁近壁面高温腐蚀H_2S和CO气体浓度的实时在线监测尤为重要。为实现燃煤锅炉主燃区温度场和高温腐蚀气氛场的同步测量,基于红外热成像原理,采用Optris-PI1M小型红外热成像仪,基于LabVIEW温度实时采集应用软件,在炉膛的观察口对主燃区温度场进行连续监测。以低成本1.5μm附近的通信波段激光器作为测量高温腐蚀气体H_2S和CO的激光光源,并结合波长调制光谱技术和频分复用技术,以实现H_2S和CO气体浓度的同步检测。线性度实验表明,其线性拟合相关系数为0.999 5。将研制的同步检测仪器对某300 MW四角切圆燃煤锅炉的主燃区的温度场和气氛场进行了现场应用试验。现场测试结果表明,锅炉主燃区温度主要分布范围在1 300~1 400℃,最高温度达到了1 500℃;同时得到了锅炉主燃区的H_2S和CO浓度分布,H_2S浓度在12~125 mg/m~3的范围内波动,而CO浓度主要分布在10%~20%之间,最高可达22%;炉内H_2S和CO的浓度呈正相关,氧气浓度保持在1%以下,由于厌氧燃烧会导致两种气体的含量增加,从而造成对水冷壁近壁面的高温腐蚀。

    2024年02期 v.40;No.193 116-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 2428K]
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  • H_2S在线监测装置研发及在锅炉水冷壁高温腐蚀防治中的应用

    熊小鹤;谭厚章;邱选兵;李传亮;王承亮;杨祖旺;郭古青;

    锅炉水冷壁高温腐蚀问题一直是影响锅炉安全运行的难题。为解决锅炉水冷壁高温腐蚀的主要媒介H_2S需要连续测量,但当前行业内缺乏能长期运行的H_2S在线监测装置问题,研发了基于可调谐二极管吸收光谱TDLAS原理测量锅炉水冷壁H_2S的监测装置,并使用装置在某300 MW等级电站锅炉上进行了示范应用,跟踪评估了该装置的性能。结果显示,基于TDLAS原理所研发的仪器在现场投运12个月以来保持稳定运行,装置在线监测结果显示炉内H_2S呈现脉冲式波动特点,H_2S浓度高时超过1 600μL/L。监测中发现,炉内H_2S浓度与运行调整存在较密切的关系,在升负荷过程中,由2台磨转为3台磨运行时,前后墙23.60 m平台测点处H_2S浓度急剧增加,从46μL/L增至822μL/L,H_2S与脱硫塔入口SO_2没有显著的关联性。H_2S在线监测装置的成功研发可以实现锅炉主燃烧器区域关键参数的在线监测,并作为运行人员调整锅炉运行参数的主要依据,这对于锅炉高温腐蚀监测和锅炉数字化建设具有积极意义。

    2024年02期 v.40;No.193 125-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1957K]
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  • 一次风率对煤粉气流床气化-燃烧特性及NO_x排放影响的试验研究

    崔保崇;王肖肖;周必茂;谭厚章;熊小鹤;

    煤粉气化-燃烧技术是实现燃煤锅炉超低负荷稳燃和低氮氧化物(NO_x)排放的重要方式。为了揭示一次风率(λ_1)对煤粉气化-燃烧特性及NO_x排放的影响。采用自主搭建的对冲气流床气化-燃烧系统,研究了λ_1对煤粉气化特性,燃料N转化和NO_x排放特性的影响,采用热重分析仪和化学吸附仪对气化半焦的反应性和孔隙结构进行分析。结果表明:λ_1的增加会提高气化炉温度,使气化炉出口CO和CH_4的浓度分别降低了2.67%和2.43%;促进了固定碳的转化,其转化率增加了17.28%;燃料N的转化率增加了13.50%,其中增加了向N_2的转化,但降低了向NH_3的转化。同时,λ_1增加使气化焦炭具有更发达的孔隙结构,比表面积增加了95.77 m~2/g,孔体积增加了2倍,改善了气化焦炭的燃烧特性。气化燃料进入燃烧室后,当λ_1高于0.25时,燃烧室主燃区内未生成NO。λ_1为0.35时,燃烧室出口的污染物排放最低,NO_x和CO分别为115.86 mg/Nm~3(@6%O_2)和39.25 mg/Nm~3(@6%O_2);此时燃烧效率最高,为99.68%。因此,一次风对煤粉气化燃烧特性和污染物排放具有显著的影响,控制合适的一次风量可以降低污染物排放的同时提升燃烧效率。

    2024年02期 v.40;No.193 133-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 2416K]
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  • 煤电机组宽负荷脱硝改造路线的选择与应用

    姚力;王东;许芸;王磊;李志斌;林正根;

    为解决深度调峰工况下,燃煤机组存在脱硝系统入口烟气温度偏低而无法满足脱硝系统催化剂安全运行温度的要求,对比分析了6种常见的宽负荷脱硝技术的优缺点,对应用结果进行核算分析,探讨其适用条件。结果表明:(1)烟气旁路改造方案,采用多烟道抽取高温烟气的方式,能够缩小旁路烟道挡板尺寸,可大幅降低烟气旁路漏量,同时改善烟气旁路调节的灵活性;(2)省煤器分级技术方案,对锅炉效率影响较小,但需注意满负荷烟气温度超限运行和低负荷一二次风温度降低影响低负荷稳燃的问题;(3)烟气旁路或省煤器流量置换改造方案,对于欠温幅度大于30℃的亚临界机组建议采用该方案,无启动循环泵的超(超)临界机组可以结合干湿态转换需求同步增加炉水循环泵来实现机组宽负荷脱硝,不建议开展基于省煤器出口热水循环至省煤器入口的流量置换(或复合热水再循环)改造;(4)直接调节尾部烟气挡板方案,对于尾部双烟道布置且省煤器单侧布置的机组,可通过直接调节尾部烟气挡板来实现20%以上负荷宽负荷脱硝。综合对比,除省煤器分级改造方案以外,其他通过提高脱硝系统入口烟气温度的方案均会增加机组能耗,脱硝入口烟温每提高1℃,导致锅炉效率约降低0.02%。所述改造方案可以为煤电机组开展相关工作提供参考。

    2024年02期 v.40;No.193 142-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 2020K]
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  • 1000 MW超超临界锅炉燃烧与脱硝过程优化

    徐侠;牛志岗;

    为解决锅炉燃烧过程受负荷指令、入炉煤种等因素影响会偏离设计工况,NO_x生成浓度偏高,进而导致锅炉效率降低,脱硝系统喷氨量过大等问题,以某发电有限公司1 000 MW超超临界锅炉为研究对象,将自寻优控制技术、仿人智能控制技术、智能前馈技术替代原DCS系统中相关控制模块功能,实现锅炉燃烧优化和脱硝过程调整。结果表明:调整后的控制系统可以有效降低机组的发电能耗,一次风机能耗与飞灰含碳量降低所对应发电标准煤耗降低总量为1.04 g/(kW·h);脱硝系统入口NO_x浓度与脱硝系统喷氨量大幅降低,SCR入口两侧NO_x浓度均值由301 mg/m~3下降至219 mg/m~3,降幅达到27%,脱硝系统两侧平均喷氨流量由327 kg/h降至197 kg/h,降幅为39%。所述方法可供同类锅炉改造参考。

    2024年02期 v.40;No.193 152-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 1354K]
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  • 低负荷下塔式锅炉提升经济性试验研究

    陈辉;方亚雄;

    以某设置烟气再循环660 MW二次再热塔式锅炉为研究对象,在锅炉调峰至40%、264 MW负荷下开展性能诊断试验发现锅炉运行存在运行氧量偏大7.1%、干烟气热损失偏大4.68%、省煤器出口NO_x浓度高426 mg/m~3和SCR脱硝系统喷氨量大574 kg/h的问题。锅炉低负荷运行时,适当开大高低位SOFA风开度有利于改善锅炉SCR脱硝进口NO_x浓度和脱硝系统喷氨量。锅炉运行氧量的降低有利于提高锅炉效率、降低SCR脱硝进口NO_x浓度、SCR脱硝系统喷氨量和一次风机、送风机、引风机三大风机耗电量,运行氧量调整对机组运行经济性总体大于SOFA风开度的调整。研究结果显示,经过SOFA风开度、运行氧量和烟气再循环风机出力优化调整后,锅炉效率由94.21%提高至94.51%,锅炉省煤器出口NO_x浓度由426 mg/m~3降低至368 mg/m~3,SCR脱硝系统喷氨量由575 kg/h降低至487 kg/h。一次风机、送风机和引风机总功率由6 023 kW·h下降至5 748 kW·h,一次再热汽温由601℃提高至607℃,二次再热汽温由602℃提高至608℃,机组运行经济性得到明显改善。

    2024年02期 v.40;No.193 160-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 913K]
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融合发电

  • 风电-火电-压缩空气储能综合能源系统运行特性研究

    李博;石红晖;马强;许文盼;史西银;赵攀;

    为提升电网消纳风电的能力,改善火电机组运行灵活性,本文基于压缩空气储能系统容量大、多能流耦合的特点提出了一种包含两台600 MW燃煤机组的风电-火电-压缩空气储能综合能源系统。首先通过构建系统热力学变工况模型,分析了关键参数对压缩空气储能系统性能的影响,然后以降低弃风率为目标,探究了综合能源系统在典型特征日的能流匹配和运行特性。结果表明,电能分配比由57.3%增加至76.0%时,储能系统输出热电比由0.84下降至0.30,对储能系统输出影响最为显著;典型特征日的仿真场景下,综合能源系统负荷调节能力强,能流匹配良好,弃风率仅为2.28%。通过上述分析,验证了所提出的系统具备可观的风电消纳潜力和运行灵活性。

    2024年02期 v.40;No.193 168-177页 [查看摘要][在线阅读][下载 2223K]
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  • 基于压缩CO_2的新型储能技术研究进展

    翟璇;王松;范小平;周嘉;覃小文;闫学文;刘俊伟;张依伦;刘展;

    储能技术是新型电力系统的重要装备基础,不仅能够实现能源时间上的转移,平滑可再生能源的功率输出,还可以实现供给侧和用户侧的能源管理。本文首先综述了压缩CO_2储能的技术原理及应用现状;随后,基于CO_2的储存状态,将压缩CO_2储能技术路线进行分类,并总结了不同技术路线的性能特点和研究进展;最后,对压缩CO_2储能系统未来发展方向做出预测。(1)CO_2的临界点为7.38 MPa/31.3℃,比空气更容易被液化而具有储能密度大的优点,在相同功率等级下压缩CO_2储能系统相比于压缩空气储能系统更加紧凑。目前,国内外均已有CO_2储能验证项目建成投运。(2)根据低/高压侧储存装置中CO_2状态的不同,可将压缩CO_2储能技术的储存方案分为七种:气态-超临界状态CO_2储存、气态-液态CO_2储存、超临界态-超临界态CO_2储存、液态-超临界状态CO_2储存、液态-液态CO_2储存、吸附态-液态CO_2储存和吸附态-超临界态CO_2储存。(3)在未来压缩CO_2储能的技术开发上,主要着重于气态-液态CO_2储能技术、液态-液态CO_2储能技术,前者可以充分发挥其高循环效率、系统结构简单优势,后者可以发挥其高储能密度优势。(4)在面向压缩CO_2储能技术多元化发展方面,一是推动“可再生能源+压缩CO_2储能”模式,实现可再生能源的持续平稳供电,辅助电网运行,减少弃光弃电现象;二是深入研究基于压缩CO_2储能技术的集成系统,通过耦合喷射器制冷循环、有机朗肯循环等实现CO_2的冷凝以及余热再利用,提高系统性能和能量利用率。目前,已完成的压缩CO_2储能验证项目还很少,应加快CO_2储能技术发展,实现由理论到实践、由概念研发到项目示范、再到大量推广。

    2024年02期 v.40;No.193 178-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 2506K]
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  • CO_2加氢制绿色甲醇的成本测算及预测

    舒斌;范茂琳;熊健;

    CO_2加氢制绿色甲醇是碳捕集、封存与利用技术中重要的技术选择,为预测该技术的发展趋势,以某年产10万t CO_2加氢制绿色甲醇工程项目为研究对象,在测算和分析CO_2加氢制绿色甲醇的生产成本和成本构成的基础上,采用Aspen Plus模拟计算的方法,进一步预测了CO_2加氢制绿色甲醇的成本发展趋势。结果表明,在0.3元/(kW·h)绿电、320元/t CO_2等主要经济指标下,CO_2加氢制绿色甲醇生产成本接近3 950元/t。未来5年,绿电和CO_2价格将分别可降至0.1元/(kW·h)及200元/t水平,同时考虑到甲醇合成催化技术进步带来的工艺优化,CO_2加氢制绿色甲醇生产成本可降至1 618元/t,相比当前下降59%。CO_2加氢制绿色甲醇技术将主要随绿电价格的下降而体现成本优势并展现竞争力,促进甲醇工业的绿色转型。

    2024年02期 v.40;No.193 191-197页 [查看摘要][在线阅读][下载 1704K]
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清洁发电

  • 一种改进的高斯-拉普拉斯金字塔互感器红外图像增强算法

    范晓狄;万文略;郑银;

    互感器为电力系统中不可或缺的重要设备之一。然而由于采集到互感器红外图像受到不同的强噪声以及设备特性等因素影响,可能导致互感器无法正常识别,因此,互感器图像的清晰程度尤为重要。采用不同算法对图像进行灰度化对比试验,根据图像效果,选择加权平均法对互感器红外图像进行灰度化;针对红外图像强噪声、模糊等问题,通过采用均值、高斯、中值以及双边滤波等不同算法对互感器红外图像进行去噪对比实验,比选出峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)值较高的双边滤波作为互感器去噪处理算法,在此基础上,为提高图像对比度,提出了一种改进的高斯-拉普拉斯金字塔图像增强算法,并通过PyCharm实验平台进行直方图、对比度(Contrast)评价指标的对照实验。实验结果表明:电流互感器Contrast值为100.688 6,比原图像增强算法Contrast值提高了19.908 7;电压互感器Contrast值为86.150 1,比原图像增强算法Contrast值提高了21.808 8,验证了该方法的有效性。

    2024年02期 v.40;No.193 198-206页 [查看摘要][在线阅读][下载 1846K]
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  • 粉煤灰合成沸石的表征及其吸附能力

    于峥;王琼;张振群;尚孟珍;

    为了给粉煤灰提供新的资源化利用方法,获得高附加值的合成沸石产品,针对某电厂以神木、印尼混煤为燃料燃烧生成的粉煤灰,采用碱融—水热法将其合成沸石,对粉煤灰及合成的沸石进行了表征分析和吸附能力实验。结果表明,相对于粉煤灰,合成沸石的微观形貌由颗粒状聚集成团簇状,矿物质莫来石消失,变成了硅铝酸钠、硅铝氧化物和硅铝酸钾等组分,傅里叶红外光谱测试图谱显示出现新的峰以及部分峰形、位置发生改变,BET比表面积由5 177 m~2/kg增大到13 233 m~2/kg,平均孔径由7.10 nm增大至20.00 nm,孔径分布更加均匀,对废水中铜、铅、镉、镍及铬等重金属离子的最大单位吸附量分别由34.27、92.58、32.53、10.08及14.31 mg/g提高到了110.26、144.39、49.56、52.19及45.14 mg/g。利用粉煤灰合成沸石是一项有前途的资源综合利用和矿物吸附剂制备途径。

    2024年02期 v.40;No.193 207-212页 [查看摘要][在线阅读][下载 1627K]
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  • 专栏执行主编寄语 燃煤锅炉燃烧优化与污染物控制技术

    刘冬 ;王卉;

    <正>国家能源局发布2023年全国电力工业统计数据显示,截至2023年底,我国火电装机总容量占比约为47.62%,因此在未来相当长的一段时间内,燃煤发电将依然是我国主要的能源来源之一。国务院印发的《“十四五”节能减排综合工作方案》中提出了煤炭清洁高效利用工程,提高煤炭利用效率,降低污染物排放,使NO_x排放总量下降10%以上,为实现碳达峰碳中和目标奠定坚实基础。燃煤锅炉燃烧过程的运行状态和控制策略直接影响机组的运行经济性、污染物排放水平。面对低碳化、

    2024年02期 v.40;No.193 93-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 2347K]
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  • 国家能源集团举办关爱自闭症儿童志愿服务

    孔丹 ;何晓阳;

    <正>3月9日,国家能源集团在京单位80余名志愿者、小小志愿者再次走进星希望学校,开展第二季“点亮蓝灯与星同行”关爱自闭症儿童学雷锋志愿服务活动。活动前,志愿者充分了解自闭症患儿康复需求,与星希望学校和专业机构合作设计了“绘星一笑”主题儿童泥塑活动和“尽染星空”主题儿童植物拓染活动。课程中,25对由志愿者、小小志愿者以及“星星”组成的特殊“一对一”对子,一起用手指捏出心中的世界,用画布展现出了春天的盎然生机。

    2024年02期 v.40;No.193 132页 [查看摘要][在线阅读][下载 897K]
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  • 国际能源署:清洁能源增长遏制去年全球碳排放量升幅

    徐永春;

    <正>新华社巴黎3月1日电(记者徐永春)国际能源署1日发布报告称,得益于太阳能、风能、核能等清洁能源转型和电动汽车等技术的快速推进,2023年全球与能源相关的二氧化碳排放量增幅低于2022年。这份名为《2023年二氧化碳排放》的报告指出,2023年全球与能源相关的二氧化碳排放量达到创纪录的374亿吨,较上一年增加4.1亿吨,增幅为1.1%。由于异常干旱影响了水电,去年全球与能源相关的二氧化碳排放量有所增加,但由于太阳能、风能和电动汽车等技术的发展,增量低于2022年的4.9亿吨。

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  • 国际能源署呼吁降低甲烷排放量

    徐永春;

    <正>新华社巴黎3月13日电(记者徐永春)国际能源署13日发布报告说,去年全球能源行业的甲烷排放量接近历史最高水平,但得益于政策法规的颁布及《联合国气候变化框架公约》第二十八次缔约方大会(COP28)上有关方面做出的新承诺,甲烷排放量未来可能下降。国际能源署呼吁各方努力降低甲烷排放量,推动全球气候目标的实现。

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  • 生态环境部发布2024年六五环境日主题

    <正>6月5日是新修订的《中华人民共和国环境保护法》规定的环境日。日前,生态环境部正式发布2024年六五环境日主题——“全面推进美丽中国建设”。习近平总书记在2023年全国生态环境保护大会上强调“把建设美丽中国摆在强国建设、民族复兴的突出位置”。2024年1月,《中共中央国务院关于全面推进美丽中国建设的意见》正式发布,

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