《洁净煤技术》“燃煤机组灵活性技术”专题

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《洁净煤技术》“燃煤机组灵活性技术”专题

来源：洁净煤技术

专题来自于《洁净煤技术》2024年09期，共14篇研究成果。

行业视野: 洁净煤技术
类别; 62个
关键词; 84位
专家; 14篇
论文; 4954IP
点击量; 1325次
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燃煤发电灵活性标准体系建设

作者(Author)：韩亨达, 龙妍, 徐俊, 许凯, 江龙, 汪一, 苏胜, 胡松, 向军

摘要：提升燃煤火力发电灵活性是促进新能源消纳,实现能源绿色低碳转型和安全保障的重要抓手,构建完善的燃煤发电灵活性标准体系是推动燃煤火力发电灵活性发展的关键环节。围绕燃煤火力灵活发电内涵,分析了当下火力燃煤发电灵活性改造建设面临的4个主要挑战:灵活性指标难突破、灵活性下安全问题突出、灵活性下经济性指标大幅下降、灵活性下清洁性难保障。应对4个挑战,初步构建了综合考虑目标、专业门类和功能序列的燃煤发电灵活性标准体系框架,覆盖通用、设计、制造、安装、试验、计量、运行、评价等流程。结合燃煤发电灵活性发展现状以及相关标准情况,提出将灵活性标准术语及评价、机组灵活性安全运行和寿命评价、燃煤机组灵活性运行下效率评价、二氧化碳检测及污染物排放控制、燃煤火力发电机组在线监控等作为重点标准建设领域,其中效率评价方法重点考虑非稳态及深度调峰非常态工况,特别重视煤质、煤流等燃料侧在线监测技术及耦合燃料-燃烧-工质流动等灵活控制标准的建立。标准体系框架的构建及相关建议的提出,为我国燃煤火力发电灵活性标准修订提供参考。

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洁净煤技术

2024年第09期

442

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350 MW超临界锅炉低负荷深度调峰水动力实炉测试与计算分析

作者(Author)：宋园园, 郭泽瑞, 安宁, 杨冬

摘要：能源的可持续发展使得深度调峰成为火电发电技术中至关重要的部分,为分析深度调峰时超临界燃煤机组锅炉的灵活性改造能力及水冷壁系统的水动力安全特性,针对某350MW超临界螺旋管圈锅炉的结构特征,基于流动网格系统法,将复杂水冷壁系统划分为流量回路和压力节点,结合三大守恒定律和传热关系式建立了求解超临界锅炉水动力特性的非线性计算模型。在实炉测试的基础上,反推计算26.3%BMCR(92MW)负荷下沿炉膛宽度方向的实际吸热偏差分布,并将程序计算得出的上炉膛出口汽温和系统压降与实炉测量数据对比,验证了模型的可靠性。在实炉测试研究的基础上,分析了20%BMCR(70MW)深度调峰负荷时水冷壁的节点压力和回路质量流速分布、工质出口汽温偏差和管壁温度沿炉高方向的变化趋势,并对流动不稳定性进行校核计算。计算结果表明:该超临界螺旋管圈锅炉在20%BMCR深度调峰负荷运行时,系统总压降为0.6037MPa,上炉膛最大出口汽温偏差为29.4℃,最大外壁温度为381.1℃,最大鳍端温度为383.4℃,壁温和鳍片温度均在材料许用温度范围内,保证了20%BMCR深度调峰负荷运行时的水动力安全可靠,且流动稳定性良好。

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洁净煤技术

2024年第09期

375

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高浓度煤粉预燃式强稳燃低氮燃烧器配风组织优化

作者(Author)：周旭, 张瀚霖, 张锋, 谭厚章, 郑海国, 刘一, 林山虎, 王学斌

摘要：煤粉预燃低氮燃烧技术可兼顾稳定燃烧与NOx排放控制,在燃煤锅炉灵活性调峰稳燃领域的应用潜力巨大。依托5MW燃烧试验平台,研究一种带小型预燃室的高浓度煤粉预燃低氮燃烧器运行性能。通过CFD数值模拟,系统研究了一次风率、内外二次风配风与分离式燃尽风(SOFA)对燃烧器燃烧性能及污染物排放特性的影响。结合5MW燃烧试验平台测试结果对燃烧模型进行验证验证,试验实际温度与数值计算结果的最大偏差为44℃,误差范围±3.3%,证明所选燃烧模型的准确性。研究结果表明:一次风率是影响预燃室环形回流区的关键因素,过低或过高的一次风速会分别对稳燃能力与降氮能力产生影响,在约8.8%的一次风率条件下能够保证有充足的回流量,有利于煤粉着火和排放控制;升高内二次风率能卷吸更多炉膛内高温烟气,有利于煤粉燃尽,但炉膛内部高温氧化性气氛区域增加,会导致污染物排放有所升高,约为43.5%的内二次风率能兼顾稳燃与降氮效果;采取适当比率的SOFA替代外二次风,能使得燃烧区域的含氮化合物更易被还原,从而降低排放,在23%SOFA风率下出现明显的低氮效果,NOx排放为72mg/m3(6%O2),与0%SOFA风率相比减排约67%。

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2024年第09期

389

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660 MW高水分褐煤机组等离子体点火技术应用

作者(Author)：李明, 邹鹏, 李冰冰, 蔡巍, 程中杰, 刘欣

摘要：等离子体点火技术变负载灵活性高,点火启动时间短,有害气体排放低,经济效益好,在煤电机组深度调峰改造中应用广泛,是电站锅炉实现低负荷稳燃的主要措施之一。近年来,中速磨煤机在燃用高水分褐煤机组中的推广为高水分褐煤等离子体无油点火技术的应用提供了便利条件。然而,传统等离子体点火技术多适配于烟煤等优质煤种,对于燃用高水分低热值褐煤存在点火能量不足、需油枪辅助点火、燃油经济性差等问题。为此,开发了偏置浓缩狭缝式进粉多级筒结构等离子体点火煤粉燃烧器,在某入炉原煤全水分35%~40%的660MW褐煤基建机组锅炉上开展变工况等离子体无油点火试验,分析了入炉煤质及机组操作参数对高水分褐煤无油点火特性的影响。基于点火试验结果,提出了等离子体燃烧器改进方案,在基准工况下,对高水分褐煤等离子体燃烧器进行数值模拟,对比讨论了燃烧器改造效果。点火试验结果表明,新型等离子体点火系统可点燃发热量10900~13400kJ/kg的高水分褐煤,并实现机组无燃油启动,点火能力较强;燃烧器对煤质适应范围较小,点火能量过大,燃烧器中心筒与二级筒间隙较小,冷却效果较差,二级筒易超温,造成等离子体燃烧器二级筒结焦烧损;机组稳燃时,燃用胜利褐煤并投运等离子体发生器对锅炉NOx排放基本没有影响。数值模拟结果表明,点火试验所用燃烧器由于一级燃烧筒内煤粉吸收等离子体热量过于集中而提前燃烧,燃烧筒壁面超温,导致内壁结焦;改进后燃烧器一、二级燃烧筒内中心火焰温度显著降低,在三级燃烧筒末端火焰温度趋近一致,燃烧器壁面最高温度为376℃,较改进前降低约74℃;改进方案减少了浓煤粉对一级燃烧筒入口端面的冲刷,提高了一级燃烧筒内煤粉量,优化了点火过程。因此,开发并优化新型等离子体燃烧器可实现宽煤质范围高水分褐煤机组稳定高效点火,为建成国内首座高水分褐煤无油电厂提供技术支撑。

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2024年第09期

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基于煤粉预气化强稳燃的快速调峰燃烧器5 MW中试研究

作者(Author)：张瀚霖, 周旭, 舒逸翔, 郑海国, 林山虎, 李杰, 刘舒畅, 闫伟杰, 谭厚章, 王学斌

摘要：煤粉预气化强稳燃技术能够兼顾稳定燃烧与NOx排放控制。基于此,开发了服务于电站锅炉灵活调峰的快速调峰燃烧器,并依托5MW燃烧试验平台进行热态中试试验,对比不同负荷下的运行性能,研究燃烧器的极限稳燃负荷与快速变负荷能力。结果表明:煤粉进入燃烧器所带有的小型预气化室后发生气化反应,转化为高温燃气和炽热碳粒所组成的预热燃料。在低负荷下,预热燃料进入炉膛后将迅速燃烧,形成根部高温区,保证炉膛稳燃。随着负荷升高,预气化室内气化反应更加充分,配合回流烟气形成良好还原性气氛,实现有效降氮。在无辅助手段条件下,满负荷工况NOx排放为159mg/m3(6%O2),飞灰含碳率为3.4%,折算燃烧效率99.71%。在9%超低负荷下,快速调峰燃烧器仍能维持炉膛稳定燃烧,在1h以上长时间连续运行过程中,出口氧量保持稳定。在15%~100%负荷分别用时8和9min完成快速降负荷与升负荷过程,降、升负荷速率分别可达10.63%/min与9.44%/min。变负荷过程中炉内燃烧保持稳定,且温度分布对负荷变化的响应速度较快,验证了该燃烧器在快速调峰过程中的出色性能。

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洁净煤技术

2024年第09期

442

68
烟气再循环对350 MW CFB锅炉深调运行特性影响

作者(Author)：王家兴, 彭建升, 李凡, 贺建平, 杨天亮, 董永胜, 王帅

摘要：为解决超临界CFB锅炉超低负荷时流化安全性及NOx超低排放,引入烟气再循环技术,以某电厂超临界350MWCFB锅炉为研究对象,搭建了循环半干法脱硫后烟气的再循环辅助调峰系统,基于运行实测数据,研究该锅炉在30%~60%负荷率下烟气再循环对平均床温、分离器入口温度、排烟温度、炉膛出口烟气NOx、CO质量浓度、飞灰及底渣可燃物含量、汽水参数等运行参数的影响,试验结果表明:烟气再循环协同下,30%~60%负荷SNCR脱硝后NOx最终排放小于50mg/m3,30%负荷实现锅炉原始NOx超低排放;床温降低15~22℃,炉膛出口烟温提高10~13℃,主再热汽温在558℃以上;随锅炉负荷降低,飞灰及底渣含碳量升高,CO质量浓度未见大幅增加;40%负荷炉膛二次风SNCR脱硝NOx降幅约15mg/m3;负荷上升/下降变化最小速率1.23%Pe;30%负荷及以上保持干态运行,水冷壁壁温最大偏差55℃,屏过及屏再最大壁温差分别55、47℃,均未出现壁温超温。

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2024年第09期

413

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亚临界循环流化床机组近零深度调峰蓄释热计算及实践

作者(Author)：杨凤玲, 张普森, 张圆圆, 赵明, 贾阳杰, 张培华

摘要：随着可再生能源的快速发展,对火电机组深度调峰提出了更高的要求。以亚临界循环流化床锅炉(CFB)焖炉压火方式参与近零深度调峰为基础,建立一套近零深度调峰蓄释热量的计算方法,为后续多次进行近零深度调峰提供指导。基于对亚临界CFB机组在近零深度调峰过程中锅炉各有蓄热能力部分的具体分析,提出了一套针对CFB近零深度调峰过程中蓄释热量的计算方法,并将此方法应用于山西省某300MW亚临界CFB机组的近零深度调峰运行实践。应用计算方法得出,锅炉视在蓄热总量为415.5GJ,其中浇注层、金属壁、床料载体、汽水、烟气视在蓄热量分别为205.6、140.4、32.7、11.1、36.8GJ。汽轮机做有效功的总热耗量为65.2GJ,锅炉本体散热为6.1GJ,数据展示了各蓄热部分随近零深度调峰过程的下降趋势。该计算方法实现了对亚临界循环流化床蓄释热量的量化计算,为后续预测指导近零深度调峰时长,研究锅炉的严密性和传热特性,以及为获得更多蓄热量提升蓄热效率和改善锅炉性能提供了数据支持。

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洁净煤技术

2024年第09期

348

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基于混合建模方法循环流化床锅炉深度调峰NOx排放预测

作者(Author)：张鹏新, 高明明, 郭炯楠, 于浩洋, 黄中, 周托

摘要：为响应碳达峰,碳中和目标,我国循环流化床锅炉大规模参与深度调峰运行,导致锅炉NOx排放浓度波动范围大,控制效果不佳,难以满足污染物超低排放需求,因此对深度调峰NOx排放浓度进行精准建模预测有重要意义。以即燃碳模型为基础,深度剖析炉内NOx生成和还原机理,建立炉内即燃碳燃烧模型、O2动态平衡模型、CO软测量模型、NOx生成与还原模型,完成SNCR入口NOx浓度机理计算;选取给煤量、床温、烟气温度及含氧量、一二次风量、尿素溶液流量作为NOx排放浓度的输入变量,将SNCR入口NOx浓度计算值作为拓展输入变量,对所有输入变量与NOx排放浓度进行相关性分析和迟延补偿,完成数据集重构;采用长短期记忆神经网络对重构数据集进行训练和预测,并将鲸鱼优化算法用于长短期记忆神经网络的参数优化,建立循环流化床锅炉深度调峰NOx排放浓度机理———数据混合预测模型。仿真验证表明混合预测模型不同工况下预测性能和泛化能力好,能够实现循环流化床锅炉变负荷时NOx排放浓度的实时预测,相较其他预测模型的各项误差性能指标均显著提升,平均绝对误差δMAE达2.14mg/m3,平均相对百分误差δMAPE达5.68%,决定系数R2达0.9021。混合预测模型能精准预测循环流化床锅炉深度调峰下NOx排放浓度,为循环流化床锅炉超低排放智能控制系统的设计提供参考。

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2024年第09期

425

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