摘要：在碳达峰、碳中和目标背景下,我国正加快构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统,目前煤电正是消纳可再生能源大规模并网的最经济调节电源。循环流化床锅炉机组因自身天然优势在煤电深度灵活调峰中担任重要角色,但其独特的结构和运行方式导致变负荷速率偏低,消纳高比例新能源并网的能力亟待提高。分析了制约循环流化床锅炉变负荷速率的影响因素,包括气固两相流动的惯性、炉侧水侧传热的惯性、固体颗粒燃烧的惯性、水动力安全性、机炉动态匹配问题等,并解释了产生惯性的物理机制。归纳了提高循环流化床机组快速变负荷能力的关键技术,通过加快流动参数、提高传热系数、减小炉侧热容、增强炉侧水侧间的传热、强化燃烧反应、优化控制策略等方法,考虑工业尺寸锅炉的可行性,提出了一套综合优化技术方案,即“智能吞吐”系统的设想。在1台135 MW循环流化床锅炉上进行验证,结果表明,锅炉平均变负荷变化率可提升16%,最大负荷变化率短时间内可持续达到4%/min左右。在此基础上,对宽负荷灵活运行的循环流化床锅炉机组的设计思路进行展望,用数据驱动热力系统动态模型,融合创新技术的热力系统多时空匹配运行技术,构建“三自一体”的先进协同控制系统,并参考成熟的煤粉炉蓄能利用技术,为将来实际工业应用提供理论指导。

摘要：大中型燃煤电厂多采用湿法脱硫技术,脱硫过程导致大量水分蒸发,600 MW机组经湿法脱硫后排放的烟气中携带水蒸气超过200 t/h。脱硫湿烟气中的水蒸气及低温余热是燃煤电厂水资源和能量损耗的重要部分。为降低烟气中的含湿量,有效回收烟气中的水分及余热,同时解决因湿烟气中水蒸气凝结引起的烟囱腐蚀、"石膏雨"及"白烟"等问题,基于Fluent软件,构建三维稳态CFD模型,对湿法脱硫后烟气的冷凝过程进行数值模拟研究,将优化设计后的冷凝室作为计算对象,充分考虑气液两相流之间的能量、质量、动量交换,全面讨论了冷凝室本身结构和气液两相参数对传热传质的影响。结果表明:两喷淋层的布置存在最佳间距,模拟中最佳间距为1 m,此间距可使液滴在冷凝室内停留时间和气液接触均匀性同时达到较高水平。在一定的烟气流速范围内,烟气流速高,烟气在冷凝室中停留时间短,气液两相接触时间少,换热程度差;烟气流速低,烟气雷诺数小,湍流流动弱,单位时间单位面积处理的空气量小,故存在最佳烟气流速,研究表明,最佳烟气流速为3.5 m/s。适当增大液气比、合理减小液滴直径、降低喷淋液温度、加大喷嘴角度,都可有效保证流场均匀性,提高气液接触强度,增强气液之间传热传质效果。但增大液气比需较大水量,不利于节水节能;降低喷淋液温度可加大换热温差,但需较低的冷却水源;加大喷嘴角度对提高冷凝效果幅度有限。其中减小液滴直径是最有效的方法,采用雾化程度好的喷嘴,使液滴直径小于210μm,可将湿烟气从323 K冷凝至311.75 K,600 MW机组每小时可回收至少80 t水资源以及6.59 MW能量,达到节水节能、"消白"、除尘一体化的目的。

摘要：超临界循环流化床锅炉的一个主要技术关键是炉膛受热面的横向热流分布。在管内工质温度不同、容量不同的3台循环流化床锅炉上,测量了不同高度上膜式水冷壁的金属壁温。将有限元算法用于水冷壁的换热分析,得到了循环流化床锅炉炉膛内烟气向水冷壁的换热系数分布。该结果为超临界CFB锅炉的设计提供了依据。

摘要：为了研究煤泥抗拉强度进而判断煤泥的入炉形态,设计一套单轴拉伸试验系统来测量煤泥的抗拉强度,通过试验确定煤泥最佳静置时间及步进伺服电动机拉伸速率,并研究不同含水率及压实度对煤泥抗拉强度的影响规律。研究结果表明:当静置时间小于等于2 d时,煤泥的抗拉强度及其增速随着静置时间的延长而增大,而后,随着静置时间进一步延长,煤泥的抗拉强度趋于不变;拉伸速率通过影响煤泥内部的孔隙水压力进而影响煤泥抗拉强度,过大或过小的拉伸速率都会使测量结果产生较大误差,选取0.8 mm/min拉伸速率可有效避免端部应力集中的影响;含水率与煤泥抗拉强度之间呈负相关关系,含水率越大,煤泥抗拉强度越小,当含水率由25.12%增加至35.17%时,煤泥抗拉强度从25.23 kPa减小至21.39 kPa;压实度与煤泥之间呈正相关关系,压实度越大,煤泥抗拉强度呈线性增大,当压实度从85 g增加至100 g时,煤泥抗拉强度从19.44 kPa增加至29.92 kPa。

摘要：由于准东煤和生物质等碱金属含量高,其燃烧用于发电供热易造成锅炉受热面沾污结渣,成为锅炉安全稳定长周期运行的技术瓶颈。灰的熔融特征参数是指导锅炉设计和运行的重要依据,实际工程应用中,普遍采用GB/T 219—2008《煤灰熔融性的测定方法》测定4个特征温度来描述灰熔融过程的变化,从而判断灰的沾污结渣特性。然而该方法制灰过程中碱金属挥发,导致测量结果明显高于实际值,对锅炉设计运行无指导意义。总结不同灰化终温下碱/碱土金属的释放规律:准东煤550℃时,Na析出约20%~50%,815℃时,析出在30%~80%;生物质中K在400℃时开始析出,到800℃时,K几乎全部析出。在此基础上,进一步分析了国标法制灰后熔点的测量方法,尽管采用低温灰样,在制灰过程中抑制了碱金属的挥发,但在后续加热测量熔点的过程中仍会引起碱金属的释放,进而明确了国标法不适用于高碱金属燃料灰熔融特性的测定。为此,针对高碱金属燃料,提出一种低温灰化后,用压差法测定灰初试烧结温度的测量方法,并在压差法试验装置上进行测量,达初始烧结温度前,样品室压降随温度升高而增大,满足达西定律,一旦出现烧结时,样品体积收缩,样品室两端压降迅速降低,则压降变化的拐点为燃料的初始烧结温度,也是灰熔融团聚的最低温度。采用低温灰化仪制得稻壳灰,并在试验台上开展初步试验,测得其初始烧结温度为695℃,与工业上实际结渣温度吻合较好,而国标法测得软化温度高达1500℃以上,远高于稻壳实际结渣温度,初步表明,该试验方法可准确表征高碱金属燃料结渣特性,为工业应用提供参考。

摘要：研究沥青岩在不同播煤风温度下的输送特性对沥青岩的利用具有重要意义。根据达西定律设计了沥青岩输送特性实验系统,该系统利用压降法测量沥青岩的初始粘结温度。实验结果表明,该样品的播煤风温度不宜超过250℃。此实验方法和装置,同样适用于研究褐煤、烟煤等高挥发分燃料的输送特性。

摘要：在300MW单炉膛循环流化床（CFB）锅炉按1/10比例缩小的实验装置上，利用热颗粒作为示踪颗粒，研究了流化网速对密相区颗粒横向扩散系数的影响．通过本文实验及文献中的理论分析和大量实验结果，拟合出新的横向扩散系数计算关联式，并采用此关联式预测了大型CFB锅炉炉膛内固体颗粒的横向扩散系数．结果表明：随着流化风速的减小，颗粒扩散能力减弱，横向扩散系数降低；不同尺寸、不同工况下的CFB锅炉密相区颗粒横向扩散系数为0．06～0．4m^2／s．

摘要：为满足核电站提高蒸汽参数以获得更好的发电效率及经济性的发展需求,提出了一种适用于高温气冷堆超超临界参数下的孔道式蒸汽发生器。介绍了孔道式蒸汽发生器结构的主要特点,分析了该结构在换热性能、运行安全、生产成本等方面的优势。通过建立理论计算模型,对该蒸汽发生器采用直流逆流换热方式下的轴向、径向、准三维温度分布等参数进行了热工分析及换热性能研究。计算结果表明:该孔道式蒸汽发生器以对流传热及热传导的换热方式为主,温度分布分段明显,换热性能优异,符合相关换热要求。该研究可为核电站蒸汽发生器的设计及研发提供参考。

摘要：循环流化床 ( CFB)床内燃料颗粒的扩散、混和 ,特别是复杂的密相区内的混和特性在很大程度上影响了燃烧状况 .密相区颗粒横向扩散的规律 ,对于循环流化床的设计具有重要意义 .在循环流化床密相区颗粒横向扩散实验研究的基础上 ,总结了密相区内颗粒横向扩散系数的经验公式 .以此为基础 ,研究了密相区内碳的分布规律 ,并建立了相应的燃烧模型 .模型包括两个子模型 ,即密相区二维流动及燃烧子模型、稀相区一维流动及燃烧子模型 .通过模型定性模拟了流化风速、给料点布置对床内燃烧的影响 ,有效地反映了实际情况 ,并确认了将密相区颗粒横向扩散规律引入现有循环流化床燃烧模型的重要意义 .

摘要：燃煤循环流化床(CFB)锅炉对污泥进行混燃是一种有效处置污水污泥的方法。在适当的污泥掺烧比例下,污泥与煤混燃不会对电厂生产造成显著不利影响,并且可以使污泥的热值得到合理利用。综述了燃煤CFB锅炉混燃污泥的研究与应用进展,包括煤与污泥混燃过程中污染物的排放和控制、锅炉可靠运行的掺烧比例和污泥干化等情况。分析了混燃湿污泥所带来的运行问题,介绍了采用水煤浆悬浮燃烧技术及富氧燃烧技术对污泥进行处置和利用的情况。指出结合先进烟气净化技术的污泥干化与焚烧综合利用是目前燃煤CFB锅炉混燃污泥应用的较为成熟的工艺之一,在对多种污染物进行有效控制的同时,可以避免污泥贮存、干燥、输送过程中产生臭气对环境的影响。相关调查和分析结论可为燃煤CFB锅炉混燃污泥的设计和安全运行提供参考和依据。