登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
宋畅1, 吕俊复2, 杨海瑞2, 王树民1, 凌文1, 岳光溪2
1.神华集团,北京市 西城区 100031
2.清华大学,北京市 海淀区 100084
SONG Chang
1. Shenhua Group, Xicheng District, Beijing 100031, China;
2. Tsinghua University, Haidian District, Beijing 100084, China
宋畅(1965),男,教授级高级工程师、硕士,从事洁净煤发电技术研究和管理工作,17000159@shenhua.cc。
基金项目: 国家重点研发计划项目(2016YFB0600201); The National Key R&D Program of China(2016YFB0600201);
文章编号: 0258-8013(2018)02-0338-10 中图分类号: TK224
摘要
开发超临界循环流化床(CFB)锅炉是国际CFB界的目标,它兼备了清洁利用劣质燃料和高效发电两个优势,对于煤炭的清洁开发利用具有至关重要的地位。中国的科技人员在国家863计划和国家科技支撑计划的支持下,开展系统的研究开发,全面突破了300MW亚临界自然循环跨越到600MW超临界强制循环带来的巨大的理论和工程挑战,回答了工程上提出的科学和技术问题,在神华白马电厂成功建设了世界上第一台600MW超临界CFB锅炉及相应的辅助系统。进而将这些研究成果成功拓展用于350MW超临界CFB锅炉上,已经批量投产。这些研究积累为开发提供了基础。目前正在开展660MW超超临界CFB锅炉的技术关键如热偏差、超低排放、低能耗等研究,并已经取得了阶段性进展。
关键词 : 600MW; 超临界及超超临界; 循环流化床(CFB)锅炉; 热偏差; 低能耗; 超低排放;
0 引言
循环流化床(CFB)是劣质煤清洁煤燃烧最好技术之一[1],但在供电效率方面未见优势。提高蒸汽参数能够显著提升火电发电效率,因此发展超(超)CFB锅炉技术、通过提高蒸汽参数提高效率,是CFB锅炉的发展方向。这是国际CFB界的梦想。CFB炉膛温度和热流密度整体较低,热流密度在炉膛底部最大,沿高度逐渐减小,恰好与工质温度沿炉膛的变化趋势相反,这些特点有利于超临界下水冷壁安全性[2]。此外,由于快速流态化的基本特点,CFB炉内温度非常均匀[3],热负荷分布要比煤粉炉均匀很多。因此,CFB燃烧技术更适合与超临界甚至超超临界蒸汽循环相结合。
中国在20世纪末开始研究超临界CFB锅炉的技术可行性。2002年,在国家“863”计划的支持下,开展了超临界CFB锅炉技术可行性探索研究[4]。进而在国家科技支撑计划的支持下,开展600MW超临界CFB锅炉的工程示范并取得成功,进而将有关的技术拓展应用开发了350MW超临界CFB锅炉,也实现了产业化。在此基础上,为了进一步提高效率,现正在研制660MW超超临界CFB锅炉。结合发电煤耗和污染排放的要求,同时开展了流态优化和超低排放的研究。
1 循环流化床燃烧技术及流程优化
CFB燃烧的技术基础是流态化。传统CFB锅炉沿用了化工流化床反应器的设计理念[5],导致CFB锅炉机组厂用电率高[6]。大颗粒物料流化引发燃烧室受热面的磨损[7]。因此有必要对CFB锅炉的流态进行分析和优化[8]。另外,超临界CFB的炉膛尺寸超过了已有的实践范围,因此掌握超大炉膛的气固两相流动性质至关重要。
1.1 循环流化床燃烧的流态分析
CFB炉膛中,下部是粗颗粒形成的鼓泡床或湍动床,上部是细颗粒在自由空域形成的快速床[9]。炉膛中的颗粒可分成两类:能够参与循环并直接影响上部受热面换热的有效床料,以及始终停留在炉膛底部无法被夹带的无效床料[10]。无效物料对于保证粗颗粒着火和停留时间是必要的。而上部快速流态化中,颗粒浓度沿轴向的分布与表观气速、床料量、循环流率等有关[11-13]。研究发现,影响大颗粒的燃尽和着火的粗颗粒存量过多[11]。当快速流态化出现后,床存量增加仅仅改变过渡区的颗粒浓度,而稀相区和底部密相区的颗粒浓度保持不变[10]。影响到传热和燃烧的只是上部的快速床[14]。Liu et al.通过模型预测床压降对传热的影响,在相同粒径分布和负荷时,床压降减少1kPa,传热系数仅降低2%[15]。因此可以降低无效床料的存量、保持有效床料的存量实现减小风机功耗、缓解磨损[16],见图1。
图1 传统型和节能型CFB锅炉床存量对比
Fig. 1 Bed inventory in classical and novel CFB
床存量的增加,循环量提高,上部稀相区的颗粒聚团的概率增大。由于颗粒团的终端沉降速度要大于单一颗粒,因此在气流的作用下会产生强烈的周期性聚并和破裂[17]。这种返混现象会延长颗粒在炉膛的停留时间,提高可燃物的燃尽率[18]。另一方面,过渡区颗粒浓度增大会提高气固流场的动量和刚度,二次风背压增大、穿透深度减小[19]。进入核心区域的氧气减少,大量氧气停留在边壁区域,造成局部贫氧区[20-21],抑制煤颗粒的燃烧。由于两个方面的对于燃烧效率影响,理论上存在一个最佳床存量。
1.2 循环流化床燃烧的流态设计
CFB锅炉是“一进二出”的物料平衡体系[22],这里的“一进”指的是由给煤、石灰石和惰性床料形成的灰分;“二出”指的是炉膛底部的排渣和分离器出口的飞灰逃逸[9]。该系统的平衡是由各个粒径的颗粒均达到平衡的积分结果。宽筛分的灰颗粒进入CFB后,由于系统对不同粒度颗粒的保存能力不同,粗颗粒难以被扬析夹带容易被底部排渣排出系统,而过细颗粒难以被分离器分离会被烟气带离系统。达到平衡后,CFB内的物料粒度分布会在系统保存效率最高点附近形成峰值。研究表明,分离器效率和排渣效率的提高,会极大的提升有效物料在总存量中的比例[23],甚至回料阀的性能也会直接影响平衡结果[24]。
根据理论研究和实践经验,Yue et al.提出了CFB流态图谱,使用流化风速和循环流率两个物理量,来描述密相区以上的快速床状态[9]。根据该图,保证稀相区颗粒浓度不变,达到最优床压降,从而实现减小密相区床层厚度,减小风机功耗,降低CFB机组的厂用电率的目的。为了实现CFB锅炉在减小床存量的同时,稀相区的颗粒浓度保持不变,则必须改善床质量,提高有效物料在床存量中的比例。在实际设计中,通过流态图谱优化有效物料的存量和质量,实现流态重构。
基于流态重构理论,已经开发15~300MW的系列CFB锅炉[10],超过百台运行[16,25]。
1.3 超大炉膛内气固流动
超临界CFB锅炉因为水动力的要求,炉膛的高度达到50m以上,超过了已有的实践范围。由于CFB锅炉内的气固流动规律,直接决定了颗粒悬浮浓度,对于局部换热系数以及燃烧份额分布非常重要[26]。因此掌握超大炉膛内的气固流动规律,对于超临界甚至超超临界CFB锅炉的设计与运行有重要意义。为此搭建了高度为54m的实验系统,研究了超高炉膛中气固两相流动的基本性质[27],见图2,确认了超高炉膛的关键参数,回答了工程提出的问题。
600MW超临界CFB的床截面积超过了已有的所有实践。物料浓度分布也是必须掌握的问题,为此进行了系统的研究并进行了模型化,建立了超大床面水平分布计算模型。考虑高度方向的分布特点,建立了CFB锅炉近壁区物料浓度分布模型,见图3。
图2 轴向物料浓度分布随颗粒存量和提升管高度的变化关系
Fig. 2 Variations of axial voidage profile with solid inventory and riser height
图3 浓度分布模型计算误差
Fig. 3 Comparison of solid suspension density distribution between measurement and model prediction
为了强化气固混合改善燃烧效率,采用双布风板结构。这就产生了两侧炉膛的翻床问题[28]。单个布风板内还存在同床波动问题。这些现象在亚临界时一定条件下可以忍受,但是超临界下影响到水冷壁的安全性,必须严格避免。研究揭示了炉膛内物料流动不对称导致了上部的物料横向流动是发生翻床的根本原因[29-30];同床波动产生的风源激励机制[31],提出了相应的预防措施。
随着锅炉容量增加,必然采用多循环回路并联的布置,这带来多分离器并联回路之间气固流动的静态不均匀性问题[32-33]和动态不稳定问题。基于相似准则,研究发现了发生这些问题的几何条件和操作条件[34]。
对超大床面涉及到的返料[35-36]和给煤扩散[37-38]、二次风的穿透[39-40]、炉膛中气固流动结构[41-42]以及整体布置[43]对物料平衡、热平衡的影响[44-45]进行了系统的研究,获得了系列的原创新成果,为工程设计提供了依据。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
中招联合招标采购网发布中粮生物科技股份有限公司中粮生化能源(公主岭)有限公司公用工程车间1#锅炉烟气脱硝系统技术升级改造EPC总承包项目-公开招标公告:一、招标条件本中粮生物科技股份有限公司中粮生化能源(公主岭)有限公司公用工程车间1#锅炉烟气脱硝系统技术升级改造EPC总承包项目(招标项目
鞍钢智慧招投标平台发布鞍钢股份有限公司一发电、二发电分厂资源综合利用发电项目--脱硫脱硝除尘岛成套设备(CFB)资格预审公告:1.招标条件本招标项目鞍钢股份有限公司一发电、二发电分厂资源综合利用发电项目--脱硫脱硝除尘岛成套设备(CFB)(AGGCJSHGZYD240112101227)招标人为鞍钢集团工程技术有
中国招标投标公共服务平台发布沈阳皇姑热电有限公司三期锅炉脱硫超低排放工程EPC项目招标公告,预算980万元,要求投标人具有良好的循环流化床锅炉脱硫超低排放业绩。
中国招标投标公共服务平台发布牡丹江恒丰热电有限公司超低排放改造项目75t/h循环流化床锅炉低氮燃烧改造公开招标公告,项目预算3800万元。
安徽省水利厅电子交易平台发布广西皖维公司2×75t/h循环流化床锅炉烟气净化系统超低排放改造项目招标公告,计划新建2套SCR脱硝系统。详情如下:一.招标条件本项目招标人为广西皖维生物质科技有限公司,招标代理机构为安徽金川工程咨询有限责任公司,招标项目资金来自企业自筹。该项目已具备招标条件,
中国招标投标公共服务平台发布牡丹江市投能源热源建设(一期)项目168MW循环流化床热水锅炉烟气脱硫脱硝除尘设备采购公告,项目预算2429万元。
在循环流化床锅炉中,返料器至关重要,主要作用是将分离器分离的大量高温物料送回炉膛,以保持稳定的床温和物料流化。返料器可调控物料循环量,改变炉膛物料浓度分布,影响燃烧、传热和脱硫。在实际生产过程中,返料器内工作环境温度高、灰量大,极容易出现磨损严重、浇注料脱落或开裂、回料堵塞、二次
近日,东方锅炉与中电建电力投资集团有限公司(简称“电建电投公司”)在甘肃兰州正式签订盘南2×660MW低热值煤资源综合利用发电项目锅炉设备供货合同。电建电投公司主持全面工作的党委副书记、副董事长康建民,东方锅炉党委副书记何杨以及其他建设方负责人出席仪式,仪式由电建电投公司党委副书记、总
随着我国“碳达峰”“碳中和”政策的出台,构建以新能源为主体的新型电力系统势在必行。风光等新能源发电系统具有间歇性、随机性、波动性等特点,对我国电力系统安全稳定运行产生重要的影响,亟需发挥火电机组作为调节型电源作用保障能源结构调整的平稳过渡,这对火电机组快速、深度调节性能提出了更高
北极星电力网获悉,国家能源招标网发布准能集团矸电公司二期2×330MW循环流化床机组灵活性改造工程(锅炉及控制部分改造)公开招标项目招标公告,详情如下:准能集团矸电公司二期2×330MW循环流化床机组灵活性改造工程(锅炉及控制部分改造)公开招标项目招标公告1.招标条件本招标项目名称为:准能集团矸电
内蒙古招标投标网发布巴彦淖尔紫金有色金属有限公司自备电厂2×260t循环流化床锅炉超低排放改造EPC总包项目(二次公告),项目预算9578万元,招标内容包括锅炉尾部烟道至烟囱入口烟道接口范围内所有脱硫脱硝除尘工艺系统,包括选择催化还原法脱硝系统、吸收塔、脱硫布袋除尘器、吸收剂制备及供应、工艺
宝华智慧招标共享平台发布巴州钢铁球团脱硫脱硝超低排放改造项目总承包(EPC)中标候选人公示,山东科达环境工程有限公司预中标,报价29,987,669元。该项目计划为巴州钢铁年产102.06万t/a高炉,配套球团生产产线的烟气脱硫脱硝治理,包含新建脱硫塔、湿电除尘系统,新建脱硫岛等。
福建省人民政府网站发布《福建省推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动实施方案》,福建省将全面推进重点行业设备更新改造。围绕先进设备更新、本质安全水平提升、节能降碳、超低排放、数字化转型、智能化升级等重要方向,聚焦钢铁、有色、电力、石化、化工、建材、机械、航空、船舶、纺织、造纸、食
四川省经济和信息化厅发布《关于促进烧结砖瓦行业绿色低碳高质量发展的实施意见(公开征求意见稿)》,并公开征求意见,其中提出引导企业开展节能降碳技术改造,鼓励企业在工艺装备、窑炉设备等方面开展极致能效和清洁生产优化设计,支持企业探索采用氢能、生物质能源、电能替代传统化石能源,推广厂房
中国招标投标公共服务平台发布大连嘉宏供暖有限公司辽师锅炉房65T锅炉超低排放改造项目招标公告,项目预算1828.36万元,招标内容包含脱硝工程、脱硫工程、除尘工程的深化设计、建设、接驳、联络、资料设备采购、运输、安装、调试、验收、培训等相关内容。
喀什地区行政公署办公室4月19日印发《喀什地区2024年大气污染防治攻坚行动实施方案》,其中提出,推动喀什金岭球团有限公司、新疆喀钢集团有限公司启动改造工作。鼓励水泥行业超低排放改造,叶城天山水泥有限责任公司、英吉沙山水水泥有限公司做为试点企业先行改造。企业全流程超低排放改造过程中,改
海南省市场监督管理局发布关于落实《锅炉绿色低碳高质量发展行动方案》的实施意见,支持锅炉更新改造。围绕节能降碳、超低排放等方向,依托大规模设备更新和消费品以旧换新行动,联合相关部门,引导支持锅炉生产和使用单位开展锅炉更新改造,推动锅炉设备和技术升级,推动锅炉设备和技术升级。同时,防
鞍钢智慧招投标平台发布鞍钢股份有限公司炼铁总厂二烧烧结机烟气脱硫脱硝超低排放改造项目(BOT)二次招标中标候选人公示,一水建设有限公司预中标。据悉,该项目运营期为10年,项目限价1.3亿元,采用循环流化床半干法脱硫+布袋除尘+中温SCR脱硝工艺,采用一机一塔”布置,共一套脱硫脱硝除尘装置。鞍钢
河北省人民政府网站发布《河北省空气质量持续改善行动计划实施方案》,河北省将高质量推进钢铁、水泥、焦化等重点行业及燃煤锅炉超低排放改造,开展垃圾发电企业SCR脱硝设施改造,扎实推进重点行业环保绩效创A。2024年前完成钢铁行业全面创A;到2025年,基本完成燃煤锅炉超低排放改造,A级企业数量稳定
4月22日,湖南工信厅发布关于组织对全省工业领域大规模设备更新和消费品以旧换新情况进行再摸底的通知,其中指出:聚焦重点领域,突出设备更新需求。主要围绕推进新型工业化,以节能降碳、超低排放、安全生产、数字化转型、智能化升级为重要方向,聚焦钢铁、有色、石化、化工、建材、电力、机械、航空
中国招标投标公共服务平台发布九三集团长春大豆科技股份有限公司动力工段锅炉超低排放改造项目中标公告,山东科达环境工程有限公司中标,中标价格1062万元。本项目招标范围新建75t/h锅炉SNCR炉内脱硝与SCR炉外脱硝设备及配套设施;拆除现氧化镁脱硫塔,新建石灰石湿法脱硫塔及配套设备、自控系统增加高
宝华智慧招标共享平台发布新钢公司9#、10#高炉热风炉超低排放改造项目EPC总承包中标候选人公示,中钢集团天澄环保科技股份有限公司预中标,报价2650万元。
说起5G大家脑海中出现的是什么?是更快的网络速度还是更便利的自动驾驶亦或是更多样化的智能生产5G就像一张网将万物和你我网罗在一起当5G赋能智慧电厂也是妥妥的安全生产小能手~“碳”路先锋逐绿前行国家能源集团江苏泰州电厂拥有世界首台百万千瓦超超临界二次再热燃煤发电机组投产亚洲最大煤电CCUS项
北极星电力网获悉,4月24日,中煤能源发布2024年第一季度报告,第一季度,实现营业收入453.95亿元,同比减少23.3,实现归母净利润49.7亿元,同比下降30.5%。公司煤炭业务实现营业收入374.83亿元,比上年同期507.44亿元减少132.61亿元,下降26.1%。煤炭业务实现毛利101.27亿元,比上年同期132.32亿元减
4月16日,中国大唐集团有限公司党组成员、总会计师陶云鹏在总部与中国东方电气集团有限公司党组成员、副总经理李忠军举行会谈。双方围绕深化合作进行友好交流,并共同见证中国大唐集团海外投资有限公司与东方电气风电股份有限公司签署合作协议。陶云鹏对李忠军到访表示欢迎,对东方电气给予的支持表示
近日,湖北省市场监管局发布省市场监管局关于做好2024年度湖北区域碳市场电力行业碳排放计量工作的通知,通知提出,按照自愿参与、通力协同、有序管理的原则,全省22家大型统调火力发电企业建成碳计量子站并实现与总站的联通,300MW级以上火电机组烟气直测法碳计量装置覆盖率不低于70%。详情如下:省市场
4月23日,内蒙古能源集团公司召开2024年一季度经济活动分析会,总结分析1至3月份集团公司经济运行及安全生产总体情况,盘点梳理了各项工作取得的成绩及存在的问题,安排部署下一步重点工作。集团公司党委书记、董事长张海峰出席会议并讲话,党委副书记、副董事长、总经理李文忠主持会议并提出要求,经
4月22日,京能集团召开2024年一季度经济活动分析会。会议系统总结了集团一季度生产经营工作,深入分析了当前面临的形势与挑战,剖析了经济运行中存在的问题,研究制定了针对性举措。集团党委书记、董事长姜帆出席会议并讲话,党委副书记、总经理阚兴作经济活动分析报告,副总经理关天罡主持。会上,北
经常有朋友聊天,主题是:虚拟电厂该怎么投资,怎么建设,回报率是多少。把虚拟电厂看成了实体电厂,这是电力行业长期重资产投资的惯性思维所导致。也不排除一些企业以虚拟电厂的名义,去争取光伏、储能、充电桩和微电网项目投资机会。(来源:鱼眼看电改作者:俞庆)个人认为,虚拟电厂是一种资源运营
4月20日,东方电气集团党组书记、董事长俞培根与鞍钢集团党委书记、董事长谭成旭在辽宁鞍山举行会谈,并见证双方签署战略合作框架协议,东方电气集团党组成员、副总经理李忠军,鞍钢集团党委常委、副总经理、攀钢董事长徐世帅代表双方签字。签约仪式前,双方围绕服务国家战略,就深化两集团战略合作、
北极星电力网整理了2024年4月15日至2024年4月19日一周火电项目,涉及项目的核准、开工、投运等。滁州天然气调峰电厂项目2号机组首次并网一次成功4月11日,淮河能源控股集团电力集团滁州天然气调峰电厂项目2号机组首次并网一次成功。标志着2号机组已具备对外输送电能力,为后续该机组168小时连续满负荷
4月18日,东方电气集团召开2024年一季度经济运行分析会。会议以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻党的二十大和二十届二中全会精神,认真落实党中央、国务院决策部署以及国务院国资委工作要求,系统总结全集团一季度经济运行情况,分析当前面临的形势,剖析存在的问题与不足,研究部署
北极星电力网获悉,4月18日,华电国际披露2024年第一季度发电量及上网电价,2024年第一季度累计完成发电量561.64亿千瓦时,较上年同期下降约0.19%;完成上网电量524.77亿千瓦时,较上年同期下降约0.30%。2024年第一季度,本集团的平均上网电价约为人民币509.31元/兆瓦时。目前本集团在运主要发电机组20
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!