深调背景下煤电锅炉灵活性改造技术

  • 煤粉气化低氮灵活燃烧研究进展

    吕钊敏;熊小鹤;谭厚章;王学斌;王肖肖;

    20世纪80年代,全俄热工研究院提出煤粉气化低氮灵活燃烧技术,该技术通过增加独立气化区域解耦了传统燃烧过程中挥发分析出阶段、燃烧阶段和燃烬阶段,使挥发分析出和焦炭燃烧成为2个独立的过程,并通过调控热解挥发分与焦炭的燃烧反应,在实现高效燃烧的同时有效地抑制了氮氧化物(NOx)的生成。综合总结了该技术近40年在煤燃烧领域的基础研究、技术开发和工程示范等方面取得的主要进展,包括该技术的降氮和稳燃原理;并以气化场所不同对煤粉气化低氮工艺进行了分类,着重介绍了流化床气化式和燃烧器气化式的工艺流程及取得的重要成果,同时对最新报道的气流床气化式燃烧工艺进行了介绍;对该技术在碳达峰碳中和背景下应用于大型燃煤电厂实现锅炉(低于20%锅炉负荷)深度调峰进行了工艺路线分析和前景展望,确定了不同煤粉气化低氮燃烧工艺在电站锅炉灵活性改造方面的技术优势、范围以及应注意的问题,以期对煤粉气化低氮灵活燃烧技术在电站锅炉领域的进一步发展提供有益参考。

    2024年01期 v.40;No.192 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1745K]
    [下载次数:99 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:11 ]
  • 基于炉膛水冷壁H_2S气氛场实时测量的锅炉运行监测与优化研究

    熊小鹤;丁鹏;王承亮;谭厚章;李延森;李传亮;

    为揭示锅炉水冷壁H_2S在不同负荷时的浓度分布、H_2S与炉膛组分CO和SO_2的关系、结焦区域H_2S分布情况以及运行调整对H_2S和NO_x的影响情况,指导锅炉运行,在某300 MW等级电站锅炉上安装了水冷壁气氛在线监测装置,系统研究了炉内近壁面H_2S、CO等还原性组分的生成规律及运行调整对炉内氛围的影响。结果表明:(1)在高负荷时炉内H_2S、CO整体浓度较高,并且负荷越高,腐蚀倾向越严重。(2)负荷在由高向低下降的过程中,存在一临界负荷(40%BMCR),当降至此临界负荷时,壁面气氛由还原性气氛开始转化为氧化性气氛。该炉易发生高温腐蚀的负荷范围为60%~100%。(3)总体上壁面H_2S与CO表现出正相关性,而H_2S与SO_2呈负相关性,但同时壁面各组分间又呈现出一定的独立性。(4)结焦区域H_2S平均浓度比非结焦区域高出537×10~(-6)(体积分数,下同),这与结焦区域水冷壁相较于非结焦区域水冷壁腐蚀更严重的现象一致。(5)关闭燃尽风投运层数、增加运行氧量,可以显著降低H_2S浓度,最高降幅可达91.4%,但H_2S浓度降低会引起NO_x增加,关一层燃尽风,NO_x平均上涨109 mg/m~3。建议在实际运行中,需要平衡好这对矛盾。

    2024年01期 v.40;No.192 9-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 2166K]
    [下载次数:41 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ]
  • H2与氨混燃增强火焰燃烧特性模拟研究

    赵争辉;李航锦;吴超杭;尹倩倩;王睿坤;

    氢和氨作为清洁能源受到广泛关注,为深入探究氢-氨混燃的燃烧特性和影响因素,本文借助Chemkin仿真平台建立相关反应模型,以氢-氨混合气体为燃料,空气作为助燃剂,采用Otomo等人提出的一种氨氧化机理对其燃烧过程进行模拟计算,并模拟研究了混合气体的点火延迟时间、层流燃烧速度、绝热燃烧温度、NO排放等燃烧特性随当量比、初始压力以及燃料中H_2比例的具体变化规律,对不同工况下的层流火焰结构、H和OH自由基的产率(rate of production,ROP)、NO生成的敏感度进行了化学动力学分析。结果表明:纯氨气体的点火延迟时间长、层流燃烧速度慢,掺氢后燃烧特性均有所改善,且提高了火焰的绝热燃烧温度,但掺氢比例越大,NO排放越多。NO摩尔分数随当量比变化的趋势先增后减,在当量比为0.8左右达到峰值。综合考虑氢-氨混燃的一系列燃烧特性以及掺氢、加压的成本和收益情况,推荐H_2占比15%、当量比φ=1.1、压力P=0.2 MPa为氢-氨混合燃烧的最优条件。

    2024年01期 v.40;No.192 18-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1837K]
    [下载次数:93 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:4 ]
  • 主蒸汽压力系统的基于预补偿自抗扰控制设计

    吴振龙;李炳楠;阎治州;李东海;

    火电机组主蒸汽压力系统为典型的大惯性过程,其控制策略的设计存在着响应速度慢、抗干扰能力不足的问题。为解决主蒸汽压力系统的上述控制难点,提出了一种基于预补偿自抗扰控制的优化设计方法,将控制量通过预补偿结构后再送入被控对象,从而对常规自抗扰控制结构进行改进。在介绍基于预补偿自抗扰控制结构的基础上,通过单一变量法分析各个参数对于控制效果的影响,从而给出了其参数整定的流程。仿真结果表明:所提方法的跟踪状态、抗干扰状态和包含跟踪以及抗干扰状态下的绝对误差积分指标分别占对比方法的52.38%、60.75%和57.88%,从而验证了所提方法在提升主蒸汽压力系统的跟踪和抗干扰能力方面的优势;通过蒙特卡洛实验验证了所提方法能够很好地应对系统的不确定性。

    2024年01期 v.40;No.192 28-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1629K]
    [下载次数:31 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ]
  • 煤粉炉掺烧城市污泥积灰结渣与污染物排放特性

    郎范玲;蒲建业;宿海宁;朱轶铭;邹天舒;

    为了得到燃煤电厂掺烧城市污泥后的燃烧、结渣以及污染物排放特性,在自建一维沉降炉中,开展了5个不同掺混比例(0、5%、10%、15%、20%)下的混燃试验,并参照《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)等规定对不同工况下的样品、数据进行取样和测量。结果表明,随着污泥掺烧量增加,炉膛温度呈下降趋势,掺混比例达到20%时,炉膛顶部温度下降40℃左右;随着污泥掺烧比例增加,锅炉结渣倾向加重,燃烧生成的灰样主要成分为K-Al-Si和K-Ca-Si复合盐类;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,SO_2的排放量逐渐降低;5种掺混比例下烟气中的二噁英与飞灰中的重金属含量分别满足《燃煤耦合污泥电厂大气污染物排放标准》(DB 31/1291—2021)与《农用粉煤灰中污染物控制标准》(GB 8173—87)要求;与纯燃煤相比,掺烧20%污泥时,可减少CO_2排放约0.34%。燃煤锅炉掺烧城市污泥可作为双碳战略下高效节能降碳的一种选择。

    2024年01期 v.40;No.192 35-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1508K]
    [下载次数:47 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:3 ]
  • 基于直接吸收光谱深度学习神经网络模型的CO_2浓度检测研究

    史文辉;李凯亮;宫廷;田亚莉;孙小聪;郭古青;邱选兵;李传亮;

    CO_2是温室气体的主要成分之一,其对全球气候变化和环境质量有重大影响,燃煤电厂作为我国最大的CO_2排放源,面临着严峻考验。为准确、快速、低成本地检测燃煤电厂CO_2浓度,促进燃煤电厂低碳发展,本文利用分布反馈半导体激光器构建了一种高灵敏度的CO_2气体检测系统,同时采用HITRAN数据库作为深度学习模型的数据集,建立了一维卷积神经网络(onedimensional convolutional neural network,1D-CNN)模型,采用反向传播神经网络算法检测CO_2浓度并与直接吸收技术进行了对比,并通过K折交叉验证法和调整模型参数来提升1D-CNN模型的性能。结果表明,1D-CNN模型的决定系数R2值可达到0.999 7,相对误差为1.07%,绝对误差为7.88 mg/m3,模型建立较为符合要求;利用1D-CNN模型调用最优参数,对比预测数据和真实数据,平均相对误差为6.06%,平均绝对误差为17.97 mg/m3,决定系数R2=0.999 41,可得模型的预测结果具有较高的精度。这种基于直接吸收光谱深度学习神经网络模型的气体浓度检测模型在测量CO_2气体浓度方面具有较高的准确性和可靠性,可为电力行业的环保监测和节能减排提供有力的技术支持。

    2024年01期 v.40;No.192 44-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1630K]
    [下载次数:88 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ]
  • 某330 MW W型火焰锅炉燃烧系统灵活性改造方案研究

    赵虎军;邱华;欧阳雨晴;

    为了解决某330 MW W型火焰锅炉低负荷运行时水冷壁易破裂、热损失大和NO_x排放量高等问题,保障该类型机组灵活性运行时的性能,对锅炉燃烧系统原始设计参数与同类机组进行对比分析,提出了燃烧系统改造方案并在现场实施了改造。研究表明:炉膛截面热负荷原始设计值偏低及炉内热负荷输入不平衡是造成水冷壁管易开裂的主要原因;仅有少量的二次风从拱上进入炉膛达不到对一次风煤粉气流的引射作用,不能保证一次风的穿透性和刚度;拱下二次风入射位置及角度对着火和燃尽不利;炉膛整体上空气分级燃烧的程度很差,无独立的OFA喷口,NO_x生成控制能力弱。提出的改造方案主要包括:在拱上新增二次风喷口、将乏气喷嘴置于浓煤粉气流的背火侧和拱上OFA喷口水冷套改造等。改造后测试表明,210 MW负荷,飞灰可燃物比改造前下降低约0.95%,脱硝前NO_x浓度A、B侧分别比改造前降低了140 mg/m~3和129 mg/m~3。

    2024年01期 v.40;No.192 53-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1213K]
    [下载次数:40 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ]
  • 不同负荷工况下660 MW循环流化床锅炉脱硝特性研究

    张文祥;徐文韬;黄亚继;金保昇;

    为揭示不同负荷下循环流化床的运行特性,以某660 MW循环流化床锅炉为研究对象,在满负荷、75%负荷下,具体研究床温波动、风量配比、烟气含氧量和风煤配比对选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)技术喷氨量和脱硝效果的影响。结果表明:满负荷运行时,在欠氧区,SNCR投射喷氨量与循环流化床锅炉给煤量保持同向变化趋势,若持续提高喷氨量,会导致氨逃逸较大,降低SNCR脱硝能力;当炉内给煤量保持稳定,在欠氧还原区内,适当提高二次风量(含氧量),会促进挥发分N的还原反应。75%负荷运行时,床温波动范围超过110℃时,为了满足脱硝要求,应适当提高一次风量、降低二次风量和喷氨量;床温波动范围低于50℃时,应适当降低一次风量和喷氨量;床温波动范围在50~100℃时,应适当降低二次风量和喷氨量;欠氧区内,喷氨量随总给煤量增多而增大。研究结果可以指导循环流化床优化运行,减少氮氧化物排放。

    2024年01期 v.40;No.192 60-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1352K]
    [下载次数:39 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ]
  • 垃圾焚烧炉高温受热面腐蚀失效与防护

    梁慧超;吴浩民;梁志远;

    垃圾焚烧是应对垃圾种类繁多、处理量大、水分高等日益突出的问题的优选处置方案,但垃圾焚烧炉工质参数不断提高,高温受热面腐蚀失效频发,成为影响垃圾焚烧炉安全运行的重要因素。为解决该问题,本文通过分析垃圾焚烧炉高温受热面的失效机理以指导材料选型和维护检修。首先阐述了垃圾焚烧炉受热面的腐蚀类型及其机理,重点关注高温受热面遭受严重的氯盐和硫酸盐腐蚀问题。其次,根据氯、硫元素的腐蚀特点建立了对应的腐蚀行为模型,其中氯元素会与铁铬合金中铁元素形成低熔点、挥发型氯化亚铁,硫元素则在高温受热面上形成硫酸盐型和硫化物型产物,从而导致金属管减薄、退化;再次,应用热力学稳定性理论分析了垃圾焚烧炉高温受热面腐蚀产物的形成及其稳定性,发现随着温度的升高,硫酸盐型腐蚀模型中氧化物将被铁和铬的硫化物取代,而随着气氛中氯元素分压的升高,铬的硫化物先发生转变,其次铁的硫化物发生转变;最后探讨了热喷涂、堆焊与激光熔覆等高温受热面表面工程技术特点与防护原理。

    2024年01期 v.40;No.192 68-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1333K]
    [下载次数:57 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ]
  • 基于小波分解的燃煤电厂磨煤机磨辊检测研究

    张军亮;白伟;张鹏伟;焦明明;艾宇;王亮;

    为预测性维护磨煤机运行中磨辊的磨损程度,本文采用小波信号处理技术对磨煤机单耗信号进行趋势分解,从重构的低频单耗信号初步反映磨辊的磨损状况,进一步地,为解决重构后的低频磨单耗信号可能受到磨煤机工况影响而在一定范围内波动,且基于该方法所建立预报模型的固定阈值可能带来的误报和漏报问题,采用主成分分析法来筛选与磨辊磨损密切相关的磨煤机变量,并基于正常运行数据建立了重构单耗信号的自适应神经网络基准模型。仿真结果显示,采用自适应阈值后,相比采用固定阈值,模型准确度从91.3%上升到了97.4%,漏报率从9.4%下降到了1.5%,平均检测时间从413 s下降到230 s。说明采用自适应神经网络方法能够有效地表征磨辊的磨损状态,可以有效地对重构信号进行监测和预警,增加报警的准确性,减少漏报率和检测时间,从而为磨煤机磨辊的预测性维护提供了一种更可靠和高效的方法。

    2024年01期 v.40;No.192 77-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1496K]
    [下载次数:26 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ]
  • 300 MW CFB锅炉旋风分离器改造数值模拟研究

    姜恒;谢玉婷;刘海玉;牛俊天;

    旋风分离器分离性能会显著影响循环流化床锅炉的运行。为解决某300 MW循环流化床锅炉旋风分离器分离器性能差的问题,基于欧拉-拉格朗日框架,使用UGNX12.0软件对该300 MW循环流化床锅炉的炉膛、旋风分离器、返料阀按照实际尺寸1∶1建立全回路几何模型,根据实际参数设置边界条件,并通过Barracuda软件进行数值模拟,分析旋风分离器烟道入口各参数(入口烟道高度、入口烟道宽度、入口下倾角大小及中心筒插入深度)对旋风分离器效率及压降的影响;综合考虑分离器的分离效率、压降以及磨损量,提出了2个改造方案。仿真结果表明:炉膛内压力模拟值与实际值的偏差均在5%以内,模拟结果较为精确;2个方案在各负荷下均能提升旋风分离器分离性能,方案1满负荷下效率相较于较改造前提升了0.260%,压降降低了13.1 Pa,方案2满负荷下效率相较于改造前提升了0.240%,压降降低了53.7 Pa;随着负荷降低,旋风分离器效率提升逐渐不明显,在300、260和160 MW负荷下,方案1分别提升0.263%、0.178%和0.023%,方案2分别提升0.243%、0.174%和0.020%。

    2024年01期 v.40;No.192 87-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1591K]
    [下载次数:53 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:3 ]

  • 专栏执行主编寄语深调背景下煤电锅炉灵活性改造技术

    刘海玉;熊小鹤;

    <正>2021年10月,国家发改委、能源局联合颁布了《全国煤电机组改造升级实施方案》,并率先在新疆进行试点。2024年1月31日,新疆发改委公示了2023年全区实施煤电灵活性改造并且验收通过的38台机组,装机规模1642.5万千瓦,新增调峰能力361.2万千瓦。从公示结果看,纯凝期机组最小出力可低至18%。新疆地区煤电机组燃用烟煤,其灵活性改造的成功对于推广至全国煤电机组具有极大的现实意义。但同时也注意到,烟煤与贫煤、无烟煤着火特性差异巨大,对于燃用低挥发份贫煤、无烟煤的锅炉,灵活性改造仍面临严峻挑战,尤其是广泛分布于云、贵、川地区的W型火焰锅炉(燃用无烟煤为主,容量接近火电装机容量10%),

    2024年01期 v.40;No.192 3-4页 [查看摘要][在线阅读][下载 2691K]
    [下载次数:33 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ]
  • 国家能源局发布2023年全国电力工业统计数据

    <正>1月26日,国家能源局发布2023年全国电力工业统计数据。截至12月底,全国累计发电装机容量约29.2亿千瓦,同比增长13.9%。其中,太阳能发电装机容量约6.1亿千瓦,同比增长55.2%;风电装机容量约4.4亿千瓦,同比增长20.7%。2023年,全国6000千瓦及以上电厂发电设备累计平均利用3592小时,比上年同期减少101小时。主要发电企业电源工程完成投资9675亿元,同比增长30.1%。电网工程完成投资5275亿元,同比增长5.4%。

    2024年01期 v.40;No.192 95页 [查看摘要][在线阅读][下载 826K]
    [下载次数:519 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ]
  • 生态环境部公布2023年12月和1—12月全国环境空气质量状况

    <正>生态环境部今日向媒体公布了2023年12月和1—12月全国环境空气质量状况。12月,全国339个地级及以上城市平均空气质量优良天数比例为81.9%,同比下降1.3个百分点,较疫情前的2019年同期上升4.9个百分点;平均重度及以上污染天数比例为3.3%,同比上升0.9个百分点,较疫情前的2019年同期上升0.1个百分点;PM2.5平均浓度为46微克/立方米,同比上升2.2%,较疫情前的2019年同期下降16.4%;O3平均浓度为82微克/立方米,同比上升3.8%,较疫情前的2019年同期上升5.1%;PM10平均浓度为71微克/立方米,同比下降4.1%;SO2平均浓度为10微克/立方米,同比下降9.1%;NO2平均浓度为32微克/立方米,同比上升6.7%;CO平均浓度为1.3毫克/立方米,同比上升18.2%。

    2024年01期 v.40;No.192 96页 [查看摘要][在线阅读][下载 828K]
    [下载次数:64 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ]
  • 回首2023年 喜迎2024年

    <正>长期以来,《电力科技与环保》期刊以传播电力先进技术,解读电力行业政策、促进电力行业绿色低碳转型为宗旨,不断支持优秀人才快速成长,促进中外学术交流,讲好国家能源集团绿色低碳故事,始终服务于中国清洁低碳安全高效能源体系建设。2023年是我们快速进步和满载收获的一年,期刊的发展和进步,是大家共同努力的结果。2023年《电力科技与环保》入选“能源电力领域高质量科技期刊分级目录” T3级。

    2024年01期 v.40;No.192 97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1013K]
    [下载次数:5 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ]
  • 下载本期数据