《洁净煤技术》“煤炭与可再生能源耦合发电”虚拟专题

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《洁净煤技术》“煤炭与可再生能源耦合发电”虚拟专题

来源：洁净煤技术

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行业视野: 洁净煤技术
类别; 177个
关键词; 184位
专家; 44篇
论文; 26719IP
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300 MW电站煤粉锅炉耦合掺烧生物质的CFD数值模拟

作者(Author)：赵小军, 王学斌, 孙锦余, 薛东发

摘要：生物质作为零碳排放的可再生能源，被视为良好的燃煤替代燃料，与煤粉耦合燃烧是实现生物质利用的关键技术。为研究煤粉耦合掺烧生物质的影响，对300 MW电站煤粉锅炉耦合掺烧生物质进行了数值模拟，讨论了生物质掺烧比例和送粉温度对炉内参数的影响规律。结果表明，随着生物质掺烧比例增加，炉膛内氧气消耗量下降，CO及焦炭浓度降低，而NOx排放因生物质中N元素高而有所增加。降低生物质送粉温度在一定程度上导致主燃区O2体积分数升高，CO体积分数降低，对于炉膛内部各参数的影响总体不显著，因此在生物质混烧的工程中可以适当降低送粉温度而不对炉内燃烧的稳定性造成较大影响。

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洁净煤技术

2022年第03期

527

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W型燃煤锅炉掺烧酒糟的数值模拟

作者(Author)：刘瑞东, 卓晓辉, 马仑, 程强, 罗自学, 周怀春

摘要：燃煤锅炉掺烧生物质对于碳减排具有积极的作用，同时还能够实现生物质的高效利用。因此，燃煤锅炉掺烧生物质一直是国内外关注的热点。目前已经开展了大量关于燃煤锅炉中掺烧污泥等物质的实验与模拟研究，而鲜见有关燃煤锅炉中掺烧酒糟的数值模拟研究。为了研究燃煤锅炉中掺烧酒糟对于炉内温度场、组分浓度场以及NOx排放等的影响，运用数值模拟手段，采用计算流体力学软件FLUENT中的涡耗散模型模拟煤粉与酒糟颗粒的混燃。首先验证了模拟手段的可靠性：在满负荷下，模拟得到的出口氧量、飞灰含碳量和NOx排放与相同条件下的实验结果吻合的较好。随后，进行了酒糟掺烧质量比例分别为0%、3%、6%、8%、10%的模拟计算。结果显示，掺烧酒糟后，燃烧器喷口附近着火距离有所缩短，但炉膛整体温度场无明显变化。掺烧酒糟对炉膛内的O2浓度分布无太大影响，但是，由于受到酒糟含水量的影响，H2O浓度在燃烧器喷口附近有所提升。最后，我们发现掺混酒糟对NOx的排放影响较为明显，其是掺混燃料氮含量和生物质挥发分释放造成的还原性氛围交互作用的结果。

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2022年第03期

540

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660 MW燃煤锅炉掺烧再燃气燃烧数值模拟

作者(Author)：张小桃, 张程俞, 刘昊明, 白麟睿, 王爱军

摘要：为了研究不同种类气体再燃和再燃喷口下倾角度对燃煤锅炉燃烧特性的影响，基于FLUENT软件，选取某超超临界660 MW锅炉为研究对象，搭建再燃气体耦合燃煤燃烧模型对锅炉进行改造，在主燃烧区上部增设再燃区，研究不同种类气体再燃和不同再燃喷口下倾角度对锅炉温度场，CO、CO2、O2组分场以及NOx排放量的影响。结果表明：再燃气体的加入会使锅炉主燃烧区炉膛温度降低，但会引起再燃区和燃尽区烟气温度升高，且随着再燃气体的加入，炉膛火焰中心上移，出口烟气温度上升；再燃导致炉膛出口CO体积分数升高，而O2和CO2体积分数降低，NOx排放量明显下降；与纯煤工况相比，秸秆气、甲烷和沼气掺烧时的NOx排放量分别下降了20.1%、26.2%和25.2%。再燃喷口适当向下倾斜可以改善炉内流场强度，增强锅炉燃烧效果，同时增加再燃燃料在再燃区的停留时间，有效降低炉膛出口NOx排放量。当向下倾角为15°时，减排效果最好，秸秆气、甲烷和沼气再燃时的NOx排放量分别下降了31.73%、35.66%和33.85%。本研究为燃煤锅炉气体再燃装置的设计及运行提供参考。

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2022年第03期

347

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燃煤耦合污泥焚烧发电技术研究进展

作者(Author)：王飞, 张盛, 王丽花

摘要：焚烧法作为实现我国污泥快速减量化、无害化处置的主流方式而得到广泛应用，而在“双碳”减排目标的推动下，燃煤耦合污泥焚烧发电技术能有效实现燃煤领域的低碳减排和污泥的清洁焚烧处置。本文总结了污泥基本理化性质、水分赋存形态、煤质指标和不同干化技术，对比分析了湿污泥直接掺烧、烟气直接干化污泥后掺烧和饱和蒸汽间接干化污泥后掺烧这三种技术路线的优缺点，并对我国燃煤耦合污泥发电典型工程项目进行介绍。实践表明“干化+掺烧”的技术路线能在保证燃烧热稳定性的基础上实现较大的污泥处置量，只要污泥的掺烧比例能控制在较佳范围内，燃煤机组既能保证较高的燃烧热效率，又能满足常规污染物、重金属和二噁英等污染物的排放标准。

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洁净煤技术

2022年第03期

635

853
燃煤机组耦合蒸气干化污泥能耗特性试验

作者(Author)：李源, 郭志成, 赵鑫平, 毛睿, 岑可法

摘要：针对某350 MW燃煤机组开展蒸汽干化污泥掺烧性能试验研究，研究蒸汽干化污泥对锅炉效率、厂用电率、汽机热耗率、机组能耗等的影响。试验期间，利用污泥干化机将湿污泥含水率从80%分别干化至60%、40%。结果表明，蒸汽干化污泥耦合发电时，机组能耗出现了上升趋势，其中，锅炉效率下降主要是因为排烟热损失和固体未完全燃烧热损失增加造成的，汽机热耗率上升是因为干化蒸汽消耗导致的，机组厂用电率上升主要是因为风机系统电耗和脱硫系统电耗上升引起的。污泥干化程度越高，锅炉效率下降幅度越小，汽机热耗率上升幅度越大，机组厂用电率上升幅度越小。利用蒸汽将污泥含水率从80%干化至40%，机组供电燃料耗率略有下降，机组供电燃料耗率变化量从2.039 g/(kW∙h)降低至1.904 g/(kW∙h)。本研究为蒸汽干化污泥耦合发电机组能耗评估提供了理论和数据支撑。

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2022年第03期

505

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330 MWe循环流化床锅炉掺烧污泥性能影响

作者(Author)：柯希玮, 孙国瑞, 黄中, 巩太义, 杨海瑞, 吕俊复, 张缦

摘要：利用循环流化床(CFB)锅炉掺烧一定比例污泥是减量化、无害化和资源化处理污泥的有效方式。为了解污泥掺烧对大型电站CFB锅炉物料平衡和运行性能的影响，以某330 MWe亚临界CFB锅炉为研究对象，借助一维CFB数学模型对其掺烧污泥后的物料平衡特性进行预测和分析，然后结合实炉运行数据讨论掺烧对锅炉性能的影响。模型计算结果表明，在原煤矸石和煤泥混合燃料中(煤泥质量分数为15%)，掺入10%污泥替换一部分煤矸石后，飞灰和底渣粒度变化很小，而循环灰粒度略微增大；循环流率由9.2 kg/(m2·s)提高至11.8 kg/(m2·s)，提高了近30%；稀相区平均压降即颗粒悬浮浓度增大约35%；飞灰占总灰渣份额增加约1.5个百分点；同时床料颗粒在炉膛内的停留时间有所延长。在不同锅炉负荷(50%～100%)下的实测结果均显示，掺烧10%污泥后，床温下降10 ℃左右；排烟温度升高3 ℃以内；低温过热器及低温再热器出口蒸气温度有所提高，大部分工况下温升在10 ℃以内；而炉内屏式过热器出口蒸气温度则略有降低，降幅为2～15 ℃。模型和实炉运行结果表明，掺烧少量污泥有利于改善CFB锅炉物料循环性能，尾部烟道对流换热增强，而炉内屏式过热器传热系数有所降低。但总体上看，在较宽负荷范围内，当污泥掺烧比例较低时，锅炉蒸气参数等变化较小，对整体运行性能影响不大。

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2022年第03期

506

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烟气循环式燃煤耦合污泥焚烧系统中污泥燃烧及重金属迁移特性

作者(Author)：史明哲, 雷凯, 张睿

摘要：由于近年来污泥排放量增长迅速，对环境造成了严重污染，提高污泥的利用水平和无害化处理能力成为了研究热点，煤与污泥耦合燃烧是污泥减量化、无害化和资源化处理的有效手段之一。为此提出了一种基于烟气循环的燃煤耦合污泥焚烧系统，该系统中污泥通过单独的焚烧炉焚烧而非向煤粉炉内投加，同时采用煤粉炉高温烟气再循环促进污泥焚烧。采用管式炉、热重分析仪和X射线荧光光谱分析仪，研究了该系统中污泥燃烧特性及重金属迁移特性。分析了污泥含水率对燃烧特性的影响以及炉温、气体成分对重金属迁移特性的影响。结果表明，含水率的增加不利于污泥燃烧；炉温的增加有利于强挥发性重金属转化成气态从而降低残留率。升高O2体积分数对不同重金属的残留率产生不同影响。CO2体积分数升高会增加重金属的残留率，这是因为高体积分数的CO2会降低燃烧温度，将重金属转变为稳定的金属氧化物并降低残留焦炭的孔隙率。相反，H2O体积分数的升高会降低重金属的残留率，这是因为H2O的存在提升了燃烧温度和焦炭的孔隙率。

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洁净煤技术

2022年第03期

446

293
煤与污泥混燃及污染物逸出特性

作者(Author)：张自丽, 孙光, 段伦博

摘要：污泥与煤以一定比例掺烧，有望提高其综合燃烧性，促进污泥的减量化、无害化处理处置及资源化利用。前人对污泥与煤的燃烧及掺烧特性进行了大量的研究，但对燃料中N、S的赋存形态及其对污染物释放的影响，以及污染物在掺烧交互作用中的减排机制尚不清楚。利用热重傅里叶红外联用技术研究了市政污泥与徐州烟煤掺烧综合燃烧性能、交互作用及动力学特性，重点讨论了燃料中N、S赋存形态以及热转化规律。结果表明：污泥与煤掺烧在300～750 ℃存在显著交互作用，并有利于提高其燃烧性能，随着污泥比例增加，混合样着火温度和燃尽温度逐渐降低。动力学结果表明，掺烧活化能介于两单样之间，掺烧少量污泥的反应机理与煤接近。污泥中N主要以吡咯氮(90.58%)和季氮(9.42%)形式存在，其分解导致大量NH3及HCN释放；而烟煤中主要以吡咯氮(N-5)的形式存在，其分解主要以NO和HCN逸出；污泥与煤掺烧过程中氮化物排放强度均低于两单样。污泥中S主要为砜硫和非芳香硫类有机硫化合物，其在400 ℃前分解并释放大量SO2。而烟煤中S元素主要以硫酸盐(66.24%)、硫铁矿(21.97%)和噻吩硫(11.79%)的形式存在，由于其硫化物稳定性高，在350～650 ℃其硫化物发生分解并释放SO2。

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洁净煤技术

2022年第03期

543

551