《洁净煤技术》“煤电三改联动” | 虚拟专题

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《洁净煤技术》“煤电三改联动” | 虚拟专题

来源：洁净煤技术

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行业视野: 洁净煤技术
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关键词; 161位
专家; 31篇
论文; 16688IP
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一维炉内煤粉气流富氧着火距离试验

作者(Author)：闫高程, 赵虎军, 张建华, 安利生

摘要：针对火电锅炉在深度调峰过程中存在煤粉着火稳定性差的问题，提出富氧稳燃方法，并在一维炉内进行了煤粉气流点火试验，主要研究氧气浓度、一次风速和煤粉浓度对煤粉气流着火距离的影响。其中氧气浓度共取21%（空气）、25%、30%和35%，4个工况；一次风速共取18、23、28和33 m/s 4个工况；煤粉质量分数共取0.2、0.3、0.4、0.5和0.6 kg/kg（以每千克空气携带的煤粉质量计）5个工况。研究不同工况下煤粉气流着火距离的试验数据，并对试验数据及其变化规律进行详细分析。结果表明，氧气浓度每增加1%，着火距离缩短82.5 mm，但随氧气浓度的持续增大，对着火距离的影响逐渐变小；着火距离的变化率随风速的增加而增大，尤其当风速大于28 m/s后，风速对着火距离的影响非常大；煤粉浓度对着火距离的影响相对复杂，最佳煤粉浓度随氧气浓度的增大而增大；对比试验数据发现氧气浓度和一次风速对着火距离的影响大于煤粉浓度。最后利用试验数据拟合了氧气浓度和煤粉着火距离的数学模型，发现着火距离和氧气浓度之间存在指数函数关系。

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2023年第06期

458

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超临界循环流化床锅炉深度调峰技术研究与应用

作者(Author)：王虎, 范浩东, 辛胜伟, 张缦, 王君峰, 邬万竹, 杨海瑞, 张鹏

摘要：超临界循环流化床机组深度调峰过程中除了亚临界机组面临的低负荷工况布风板的稳定流化、氮氧化物控制难题外，还涉及水动力的安全性问题。针对超临界循环流化床锅炉深度调峰面临的技术难题，通过流态重构，使临界流化风速降低，保证稳定流化所需的风量减小，同时，减少了炉膛下部燃烧份额，进而减小布风板面积，保证超低负荷流化稳定；开发了垂直管圈二次上升水冷壁工质流程，保证低负荷水动力安全性；降低床料粒度和循环物料粒径，在保证流化和燃烧的前提下，降低一次风比例，强化焦炭颗粒表面的局部还原性气氛，同时对给煤、排渣、送风等布置方式进行优化布置，保证炉内氧量和温度分布均匀，为氮氧化物控制提供保证，最终实现350 MW超临界循环流化床锅炉20% BMCR工况稳定运行，最大壁温偏差为17 ℃，炉内同层温度偏差在30 ℃以内。此外，在锅炉从启动到满负荷以及变负荷运行过程中，3个旋风分离器入口烟温的温度偏差始终在10 ℃ 以内，氮氧化物全负荷超低排放。

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2022年第12期

781

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循环流化床锅炉炉内受热面磨损防护技术与应用进展

作者(Author)：陈翰, 姚禹歌, 张国庆, 张代鑫, 马有福, 黄中

摘要：炉内受热面磨损是影响循环流化床锅炉长周期安全稳定的主要因素，锅炉设计结构、燃用煤质特性、运行控制方式、检修维护水平等因素均会对磨损造成影响。磨损多集中于颗粒浓度高、烟气流速大、流场发生突变的区域，如炉膛密相区、过渡区、屏式受热面连接区、稀相区不规则部位、炉顶部和炉膛出口等位置。为减轻炉内磨损带来的危害，循环流化床锅炉一般通过降低炉膛烟气流速、让管设计、采用主动防磨或被动防磨技术手段进行防护。从使用效果来看，防磨梁、防磨格栅、金属喷涂、激光熔敷（熔覆）等措施均能在一定程度上缓解炉内受热面磨损，防磨技术的选用需要综合考虑其对炉内传热的影响以及检修维护的便利性，总体而言应用较广泛且效果较好的是金属格栅与金属喷涂或激光熔敷（熔覆）相结合的组合防磨技术。目前，循环流化床锅炉炉内磨损问题已得到有效控制，锅炉的连续运行周期和安全性显著改善。

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2022年第12期

720

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330 MW CFB锅炉机组深度调峰运行优化

作者(Author)：刘旋坤, 邓博宇, 张思海, 张双铭, 杨欣华, 张缦, 杨海瑞

摘要：为进一步提高火电机组对新能源的消纳能力，当前对火电机组调峰要求越来越高，以某电厂330 MW亚临界CFB机组宽负荷调峰运行为例，针对限制深度调峰的流化安全问题、污染物排放浓度过高及工质偏差等问题，提出了相应运行策略和技术措施。通过改变筛板限距条间距为8 mm，减小入炉煤粒径；采用“回”字形布置在风帽上加装节流环，改善了机组深度调峰下的流化状态；调整布风板面积及一二次风配比，有效降低了深度调峰状态下的最小流化风量。经调整，在流化风量380 km3/h、风温245 ℃运行工况下，布风板阻力提高了2 231 Pa。50%负荷工况下，流化床前后平均温差由126.8 ℃降至27.2 ℃。引入烟气再循环系统，采用多流态多粒度炉内脱硫技术和脱硝喷枪改造。将300～500 μm石灰石由二次风输送进炉膛，1～2 mm石灰石由给煤系统投入炉膛。在炉膛中下部及二次风口倾斜段切向安装多组脱硝喷枪，根据不同调峰负荷调整脱硝喷枪开关。实现了20%机组调峰深度运行时，SO2排放量稳定控制在5 mg/m3以内，NOx排放量降至30 mg/m3以下。在水冷屏入口处安装节流圈，将原水冷屏改造为小面积并联式，降低工质流量偏差和温度偏差。对锅炉机组进行压火试验，实现机组最大限度调峰。研究结果可为同级别燃煤锅炉的深度调峰运行提供参考。

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洁净煤技术

2022年第12期

517

301
燃煤电站锅炉及工业窑炉三维燃烧温度分布监测研究进展

作者(Author)：周怀春, 李框宇, 安元, 娄春

摘要：在碳中和背景下，燃煤发电机组深度调峰及灵活性运行对炉内三维燃烧状况实时监控提出了迫切要求。总结了燃煤电站锅炉及工业窑炉三维燃烧温度分布监测研究进展。在燃烧火焰辐射成像模型方面，重点介绍了以蒙特卡洛方法为基础建立的方向辐射强度计算的DRESOR法以及近期对DRESOR法的优化，为提高燃烧介质温度的反演精度、同时反演燃烧介质的辐射特性参数分布奠定了基础。三维温度场和辐射参数同时反演问题求解的基本方法为采用Tikhonov正则化方法从多种单色辐射强度图像中重建炉内温度分布，再用最优化方法更新颗粒介质辐射特性，迭代求解。近期，反演重建算法有了新进展，新算法分3个阶段：① 假设炉内吸收系数、散射系数和炉壁反射率分布均匀，优化求解得到最佳辐射参数及炉内温度分布；② 在第1阶段基础上，将炉内吸收系数、散射系数设置为空间坐标的二阶多项式拟合分布，壁面仍为均匀反射率，进一步优化迭代计算；③ 在第2阶段计算收敛的基础上，进一步假设炉壁反射率为壁面坐标的二阶多项式分布，再优化迭代计算。依据反演算法最新进展获得了燃烧温度重建误差1%以内的重建结果，并实现了基于辐射参数的炉内煤粉浓度相对分布的重建。炉内三维温度场可视化监测系统在200、300、600 MW燃煤电站锅炉燃烧监控中得到了工业应用，并进一步扩展应用到轧钢厂步进式加热炉、石油化工厂管式加热炉、单火嘴燃烧炉、化工厂裂解炉等燃油或燃气工业窑炉中，应用前景良好。未来需采用机器学习和人工智能理论进一步提升耦合重建问题的求解效率，与炉内工况及热力系统三维实时、动态建模相结合，实现炉内三维工况分布参数（炉内气氛、颗粒物、污染物、炉内热负荷、炉壁热负荷分布等）实时监测及诊断和锅炉水冷壁内水动力、热力系统分布参数建模预测，构建多时间尺度大数据驱动的燃煤发电机组数字孪生系统，为开发智能锅炉/工业窑炉优化控制系统做出贡献。

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2022年第10期

910

512
热辐射成像法测量大型炉膛内三维温度场的算法新进展

作者(Author)：闫慧博, 唐广通, 李路江, 汪潮洋, 李欣, 闫晓沛, 李智聪, 娄春

摘要：大型炉膛内三维燃烧场与炉内燃烧过程的安全性、经济性和污染物排放水平密切相关。相对于其他大型炉膛内三维温度场可视化监测技术（声学层析成像法和吸收光谱层析成像法），热辐射成像法具有系统紧凑、易于实施等特点，且时间分辨率和空间分辨率较高，具有较大的应用潜力。介绍了大型炉膛内热辐射成像原理；分析了辐射传递反问题的不适定性；综述了辐射传递反问题求解方法研究进展。构建大型炉膛内热辐射成像模型即利用热辐射成像矩阵，将炉膛边界传感器接收的辐射能量分布与炉内温度场、介质和壁面辐射特性联系起来；计算热辐射成像矩阵的关键在于获得介质和壁面单元散射或反射份额的分布，目前通常使用DRESOR法、逆向蒙特卡洛法等进行求解。通过热辐射成像矩阵的条件数判定可知，热辐射传递反问题是不适定性的，导致解的不唯一性甚至不存在性，以及微小测量误差会引起温度场重建的不稳定。目前求解该类不适定问题，主要有优化方法和正则化方法2类。优化方法可分为传统优化方法和智能优化方法。传统优化方法基于梯度计算，通过反复迭代计算减小目标函数，常见有最小二乘法、共轭梯度法等；但该类方法对初值依赖大，需要对目标函数求导数且无法获得全局最优解。智能优化方法基于概率搜索，由相应算法设定随机解，并在求解空间中寻找最优解，特点是无须已知优化问题的精确数学模型，也无需求解目标函数的梯度。可根据对象数量，分为基于生物群体模拟和基于生物个体模拟。前者包括微粒群算法、遗传算法等，需要构建目标函数且搜寻最优解的耗时较长；后者包括人工神经网络、支持向量机等，无需获知预测问题的数学映射关系，经过训练即可获得最接近实际输出值的结果，但训练数据集的质量是影响预测精度关键因素之一。另外一类常见的处理不适定问题的方法是正则化方法，利用与原不适定问题毗邻的一系列适定问题的解近似代替原问题的解，包括吉洪诺夫正则化、截断奇异值分解等。该方法已用于多种燃煤机组锅炉内的三维温度场重建，具有较高的重建精度和效率。尽管热辐射成像法重建炉内三维温度场时需要考虑光学厚度等影响因素，但在一定适用范围内，能够较好地再现炉内真实温度场的分布特征。并且从三维空间考虑辐射传递方程，本质就是一种三维检测技术。随着成像技术的发展（光场相机、多/高光谱成像仪等），也为热辐射成像法用于大型炉膛内三维温度场重建指明了新的发展方向。

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洁净煤技术

2022年第05期

440

367
燃煤火电机组深度调峰运行试验

作者(Author)：张绪辉, 杨兴森, 辛刚, 刘科, 崔福兴, 赵中华

摘要：风电、光伏等新能源发电规模持续快速增长，电网负荷峰谷差不断增大，燃煤火电机组调峰运行更加频繁。为研究燃煤机组实际调峰运行中的关键影响因素，开展了8台不同类型机组的调峰试验。通过分析锅炉炉膛负压与火检信号、助燃措施投运状态，确定锅炉在深度调峰运行状态下的稳燃能力，对燃煤机组低负荷运行状态下污染物排放浓度进行分析，分析了机组SCR烟气脱硝装置温度在不同负荷下的变化规律，并研究了抽汽供热机组供热量与调峰能力之间的关系，分析机组供热量对机组调峰运行的影响。结果表明：在燃用煤质与设计煤质接近的情况下，大部分机组在纯凝工况下可达到40%额定容量以下稳定运行的能力，接近机组设计最低稳燃负荷；NOx排放是燃煤火电机组深度调峰运行期间的重要限制因素，SCR脱硝装置运行温度在低负荷下可能降至300 ℃ 以下，严重影响SCR装置正常运行，从而制约机组深度调峰运行；机组供热量较小时有助于提升锅炉低负荷运行能力，但供热量较大时严重影响机组深度调峰，可能会使机组调峰能力下降20%以上。

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洁净煤技术

2022年第04期

688

310