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主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

煤高效超洁净排放技术专刊

来源:洁净煤技术

专刊来源于《洁净煤技术》2019年第2期

行业视野

环境保护

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  • 作者(Author): 黄坚, 王浩, 张峰, 刘玉强, 张凯

    摘要:随着国家对环保要求的日益提高,氮氧化物(NOx)成为火电厂继除尘、脱硫后气态污染物排放控制的重点。现役机组进行超低排放改造工作时,相应的锅炉燃烧系统也需改动。燃烧系统的改动对炉内温度场的变化有直接影响,炉管氧化皮生成及脱落问题一直是超(超超)临界机组主要治理问题,而亚临界机组氧化皮问题未得到有效关注。锅炉低氮燃烧器改造主要沿用四区理论即热解区、主燃烧区、还原区、燃尽区,以初期降低过量空气系数的方式延迟燃烧,这对炉内温度场产生一定影响,而此时燃烧器的改动将加剧炉内温度场变化,刺激炉内抗氧化裕度较低管材的敏感性。针对某电厂330 MW亚临界机组超低排放改造后连续发生多次爆管事件,通过对爆管原因、管材老化情况及炉内温度场前后变化等进行对比,确认炉内温度场变化引起的末级过热器T23管材氧化皮生成剥落引发爆管的主要原因为抗氧化裕度较低。针对亚临界锅炉在燃烧器改造后可能引发的次生问题进行研究,提出要加强超低排放改造期间对燃烧器改动后炉内温度场发生变化的重视;亚临界机组中SA213-T23材质在炉内温度场升高20℃左右后,易发生氧化皮生产加速、金属组织老化加速等。亚临界机组应加强对氧化皮的检测,掌握管材老化程度,选材方面应适当扩宽管材抗氧化裕度。
  • 作者(Author): 徐洪, 熊小鹤, 刘兴, 谭厚章, 邓双辉, 王萌

    摘要: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10~20 μm,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。
  • 作者(Author): 刘定坡, 杨培军, 冯扩磊, 刘洋, 员盼锋

    摘要:近年来,风能发电和太阳能发电装机容量迅速增长,为提高新能源的消纳能力,燃煤机组灵活性运行是大势所趋。目前,大容量电站锅炉普遍配置直吹式制粉系统,磨煤机出口一次风管风粉分配偏差大的问题普遍存在,风粉分配偏差大直接限制机组灵活性运行。从制粉系统设备角度分析了磨煤机出口并联一次风管风粉分配偏差大的原因。对由于风粉分配偏差大导致锅炉运行过程中产生的各种问题如火焰偏斜、结焦、高温腐蚀、NOx排放量高、飞灰可燃物高、锅炉效率低等进行阐述。该问题在机组灵活性改造过程中表现尤为突出,锅炉低负荷运行时,一次风管风粉分配偏差大会造成锅炉着火距离增大,燃烧不稳定甚至灭火的可能。炉内热负荷不均会导致锅炉汽水侧偏差加剧,恶化传热,受热面超温,直接影响机组运行安全。为改善一次风管风粉分配偏差,对比分析各种煤粉分配器的性能和优缺点,并阐述煤粉分配器在电站锅炉的应用情况和效果。由此,随着灵活性运行工作的深入,需要对灵活性运行机组制粉系统进行改造,加装相匹配的煤粉分配器,改善风粉分配特性,提高机组运行稳定性和安全性。
  • 作者(Author): 王建江, 魏博, 张雪慧, 李显, 谭厚章

    摘要:准东煤中高含量的碱金属会在燃烧过程中引发严重的结渣与沾污问题,但准东煤气化过程中,在加压条件下碱金属的迁徙转化规律仍不明确。为探究准东煤中NaCl在加压条件下的迁徙转化机制,根据系统吉布斯自由能最小原则的热力学计算方法,采用HSCChemistry的化学热力学平衡计算模块,对纯NaCl和准东煤中NaCl在加压过程中Na基化合物的物质的量进行计算。研究结果表明,压力显著影响纯NaCl的气化温度,在常压下,开始气化温度和气化完成温度分别为800 ℃和1 400 ℃;压力升至4 MPa时,气化开始温度和气化完成温度分别升至1 500 ℃和2 200 ℃。准东煤中Si、Al、H和O参与反应时,在0.1 MPa条件下,300 ℃开始,NaCl逐渐与煤灰中的SiO2、Al2O3和H2O反应生成大量的NaAlSi3O8、NaAlSiO4和Na2SiO3等Na基化合物。在1500 ℃时,生成的气相NaCl仅占Na摩尔量的25%左右。系统反应压力越高,生成低熔点且具有助熔作用的NaAlSi3O8、NaAlSiO4、Na2SiO3就越多,导致炉内产生结渣的风险越高。
  • 作者(Author): 许霁, 王贲, 于洁, 孙路石, 杨武

    摘要:为对火电脱硝技术进行科学评价,引入相离度理论改进了区间型指标的隶属函数,运用博弈论赋权法对指标体系进行集成赋权,建立了优化的脱硝技术评价模型。将该模型应用于国内完成炉内低氮改造的660 MW火电煤粉炉与流化床炉,综合评价选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)、SNCR-SCR联合3种脱硝技术。结果表明,在完成炉内低氮改造的条件下,额定负荷稳定运行的660 MW火电煤粉炉脱硝宜优先选用SCR技术,流化床炉应优先选用SNCR技术,为实现氮氧化物超低排放,必要时可选用SNCR-SCR联用技术,评价结果与《火电厂污染防治可行技术指南》的相关内容一致,验证了评价模型的合理性,额定负荷50%、75%工况下的评价结果表明,额定负荷50%工况下660 MW火电煤粉炉脱硝宜优先选用SNCR-SCR技术,其余低负荷工况的评价结果与额定工况一致,为火电脱硝技术的评价与选择提供了方法参考和理论依据。
  • 作者(Author): 谷小兵, 陶君, 耿新泽, 柳帅, 胡鹏, 卢锦程, 刘猛, 段钰锋

    摘要:为研究燃煤烟气条件下,喷射烟气温度和吸附剂喷射量对汞脱除效率的影响,采用1%的NH4Br溶液对稻壳焦浸渍改性,制备NH4Br改性稻壳焦(Br-RHC)脱汞吸附剂,并通过比表面积及孔隙率分析仪对改性前后吸附剂的孔隙结构进行表征;在0.3 MW燃煤循环流化床中试装置上进行了吸附剂烟道喷射脱汞试验。结果表明:吸附剂改性后的比表面积、微孔容积与总孔容积均有一定程度的增加;喷射脱汞效率随喷射量的增大而增加并趋于稳定,喷射量由0.3 kg/h升高为0.5 kg/h时,脱汞效率从69.36%升至79.44%。喷射脱汞效率随烟气温度的升高而升高,由142 ℃的57.74%升高为200 ℃的79.48%。生物质稻壳焦经化学改性后可代替活性炭用于燃煤锅炉烟气喷射脱汞技术。
  • 作者(Author): 高毅, 姚凯, 张海丹, 刘丹, 杨冬

    摘要:超超临界燃煤发电技术是煤炭清洁利用的重要途径。超超临界锅炉中П型锅炉炉膛出口与水平烟道连接处的折焰角部位由于存在回流区极易形成积灰,严重影响锅炉安全运行。通过对超超临界燃煤锅炉折焰角积灰进行机理分析,包括灰粒与沉积层之间的黏结力和破坏灰粒沉积的力,建立折焰角积灰数学模型和塌灰预判模型,从而给出是否发生塌灰现象的预判结果,为电站安全运行及维护提供指导方案。该积灰与塌灰预判模型利用煤质相关参数、锅炉设计参数以及运行数据,得到烟气中煤灰颗粒的运动速度、深入沉积层深度和表面张力大小,从而定量计算出灰粒在折焰角斜面单位面积上的黏结力和灰粒对沉积层的冲击力,并根据单位面积上的黏结力、重力以及摩擦力之间的平衡关系得到折焰角部位理论最大积灰高度和实际最大积灰高度。当理论最大积灰高度大于实际最大积灰高度时,沉积层的摩擦力和黏结力大于重力沿折焰角斜面的分力,折焰角斜坡灰不会发生塌灰现象,反之,当理论最大积灰高度小于实际最大积灰高度时,则会发生塌灰现象。针对浙江浙能台州第二发电有限责任公司1000 MW超超临界П型布置煤粉锅炉折焰角积灰与塌灰特性进行了计算分析,结果表明,当炉膛出口烟温为1035 ℃,燃用设计煤种时,折焰角部位实际积灰高度为2.48 m,小于重力平衡高度6.69 m,该锅炉折焰角部位不会发生塌灰现象,折焰角设计及运行合理可行,超超临界锅炉折焰角斜坡积灰与塌灰预判模型对锅炉设计及优化运行具有参考价值。
  • 作者(Author): 邓雨生, 崔健, 黄郑贤, 王佩, 段元强, 段伦博

    摘要:燃煤电厂释放的Pb具有长距离迁移性、生物累积性和持久危害性等特点,尽管Pb在煤中含量较低,但由于我国煤炭消耗量巨大,每年因燃煤发电排放到环境中的Pb十分巨大,其造成的环境污染问题不容小觑。由于现场取样的复杂性,目前关于燃煤电厂Pb迁移排放特性的研究较少。选取某额定蒸发量为410 t/h的混燃石油焦循环流化床(CFB)锅炉为研究对象,采用EPA Method 29法对电厂布袋除尘器(FF)和石灰石-石膏湿法脱硫塔(WFGD)前后烟气中不同形态的Pb进行了平行取样,同时对入炉燃料、石灰石、底渣、飞灰、脱硫石膏和脱硫废水等物流进行取样分析,通过Pb的质量平衡核算得到Pb在燃煤副产物中的分配比例以及Pb的迁移排放特性。结果表明:Pb的质量平衡率为105.1%~106.4%,说明本次Pb排放测试结果的准确性和可信度较高。燃烧过程中,燃料中Pb元素主要以气态单质铅Pb0或PbO形式释放到烟气中,少量残留在底渣中,本次测试底渣中Pb占总入炉Pb量的13.7%。随着烟气流动和温度的降低,烟气中大部分Pb化合物会发生均相成核、异相凝结和颗粒表面沉积吸附等过程,形成颗粒态Pb,因此本次测试在空预器出口(布袋除尘器前)烟气中Pb主要以颗粒态形式存在,占比超过99%,而最终排放到大气中的Pb仅为0.4%。布袋除尘器对烟气中Pb的脱除效率高达99%,主要是体现在对颗粒态Pb的脱除上。而湿法脱硫塔对水溶性较好的气态Pb和颗粒态Pb均有一定的脱除作用,脱除效率可达67%。经污染物控制装置脱除,最终排放到大气中的Pb浓度较低,仅为2.99 μg/m3,Pb的大气排放因子为0.90×10-12 g/J。

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