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100t/d气化飞灰预热燃烧锅炉设计与运行

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洁净煤技术 2021年第3期27卷 88-93页

作者：满承波朱建国吕清刚欧阳子区刘敬樟中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

煤气化技术是煤炭梯级利用的主要方式之一,近年来发展迅速、使用广泛。但煤气化过程无法将煤中的碳全部转化利用,煤经过气化后仍有部分可燃物残留在气化飞灰中。其中循环流化床煤气化产生的气化飞灰碳含量相对较高,低位发热量达12~25 MJ... 详细信息

煤气化技术是煤炭梯级利用的主要方式之一,近年来发展迅速、使用广泛。但煤气化过程无法将煤中的碳全部转化利用,煤经过气化后仍有部分可燃物残留在气化飞灰中。其中循环流化床煤气化产生的气化飞灰碳含量相对较高,低位发热量达12~25 MJ/kg,若能加以利用会显著提高碳的利用率。气化飞灰的挥发分极低,传统燃烧技术很难处理。为了实现气化飞灰的高效燃烧,并同时控制燃烧的NOx排放水平,提出并发展了预热燃烧技术。该技术将气化飞灰在流化床预热燃烧器中进行预热,在缺氧条件下通过化学反应产生热量将燃料自身预热至850~950℃并脱除部分燃料氮,再将预热后的燃料通入煤粉炉炉膛,在炉内通过分级配风实现高效低NOx燃烧。针对一台采用预热燃烧技术的气化飞灰预热燃烧锅炉,开展调试和工程试验,通过考察预热燃烧器和炉膛内的温度分布和变化规律、气化飞灰的燃烧效率以及NOx原始排放,研究气化飞灰的预热特性、预热后的高温气固混合燃料的燃烧特性和NOx排放特性。结果表明,预热燃烧锅炉可以燃用挥发分<3%的气化飞灰,锅炉运行稳定,气化飞灰燃烧效率可达98%以上,NOx原始排放浓度最低可达261.94 mg/m^(3),经脱硝处理能达到超低排放。预热燃烧锅炉实现了气化飞灰的高效低氮燃烧,证明了预热燃烧技术在超低挥发分燃料处理方面的可行性和技术先进性。

关键词：预热燃烧超低挥发分燃料气化飞灰煤粉锅炉高效低氮

循环流化床NOx和SO_(2)协同脱除技术试验研究

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工业锅炉 2024年第2期 1-6,41页

作者：王超宋国良吕清刚中国科学技术大学工程科学学院安徽合肥230026 中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 中国科学院洁净能源创新研究院辽宁大连116023

结合循环流化床后燃技术(简称“后燃技术”)和炉内喷钙脱硫技术,在0.1 MW循环流化床试验台上研究了循环流化床NOx和SO_(2)协同脱除潜力,主要研究了后燃室脱硫剂添加量对NOx和SO_(2)排放影响以及炉内添加脱硫剂时燃烧温度对NOx和SO_(2)... 详细信息

结合循环流化床后燃技术(简称“后燃技术”)和炉内喷钙脱硫技术,在0.1 MW循环流化床试验台上研究了循环流化床NOx和SO_(2)协同脱除潜力,主要研究了后燃室脱硫剂添加量对NOx和SO_(2)排放影响以及炉内添加脱硫剂时燃烧温度对NOx和SO_(2)排放的影响。结果表明:通过后燃室注入脱硫剂可以降低SO_(2)排放,能够达到一定的脱硫效果。当燃烧温度较高时,后燃技术下炉内添加脱硫剂,脱硫效果很差。通过适当降低燃烧温度可以实现NOx和SO_(2)的协同脱除。当温度为845℃时,后燃技术下炉内脱硫时可直接实现超低NOx排放,而SO_(2)排放可以降至92.09 mg/m^(3)。后燃技术下炉内低温脱硫时,如果后燃室添加适量脱硫剂,则SO_(2)排放可进一步降低,有望实现NOx和SO_(2)双超低排放,进一步降低循环流化床污染物脱除成本。

关键词：循环流化床后燃技术 NOx SO_(2) 协同脱除

预热燃烧还原性气氛下煤中C/O/N元素的迁移特性

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洁净煤技术 2022年第4期28卷 18-25页

作者：张毅朱建国吕清刚张孝禹张嘉航潘飞中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

煤燃烧过程的深度控制是煤燃烧的最终目标。从气体和固体表面官能团转化2方面出发,针对煤粉预热燃烧过程4个还原性气氛区域内燃料的C/O/N元素迁移规律进行分析;从气体转化分析可得,整个过程的C主要以CO和CO_(2)气体形式释放,O主要伴随... 详细信息

煤燃烧过程的深度控制是煤燃烧的最终目标。从气体和固体表面官能团转化2方面出发,针对煤粉预热燃烧过程4个还原性气氛区域内燃料的C/O/N元素迁移规律进行分析;从气体转化分析可得,整个过程的C主要以CO和CO_(2)气体形式释放,O主要伴随碳氧化物和NO_(x)释放,而N在预热阶段主要以N_(2)的形式释放,在燃烧阶段主要以NO_(2)和NO的形式释放,其含氮形式与和燃烧室顶部的距离有关;从固体官能团转化分析可得,原煤经历预热过程后,其表面的含碳双键和含氮官能团种类增多;在燃烧室的3个还原性区域内,燃料表面的含碳双键被多次消耗和生成,表面的吸附氧被多次释放和吸附,含氮官能团种类发生变化;预热半焦和400 mm处的固体样品生成的含碳双键最多,且重新生成吸附氧,因此这2个样品的活性最大;100 mm和900 mm处样品所含不稳定含N官能团种类最多,导致样品中N在这2个位置更易以气体形式释放,结果为煤燃烧过程中NO_(x)的深度控制提供基础试验数据支撑。

关键词：煤粉预热燃烧官能团转化赋存形态氮氧化物(NO_(x)) 反应性

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35CrMoA抽油杆断裂原因分析

热加工工艺 2017年第24期46卷 257-259页

作者：吕庆钢刘彦于国龙胡瑞龙王军徐蔼彦姬丙寅中石化西北油田分公司物资供应管理中心新疆轮台841600 西安三维应力工程技术有限公司陕西西安710075

通过几何尺寸测量、化学成分分析、力学性能测试、显微组织及断口分析,对35Cr Mo A抽油杆的断裂失效原因进行了分析。结果表明:抽油杆断裂是由油田腐蚀介质和交变应力引起的杆体腐蚀疲劳断裂,裂纹起源于杆体镦粗起始端腐蚀坑处,断口处... 详细信息

通过几何尺寸测量、化学成分分析、力学性能测试、显微组织及断口分析,对35Cr Mo A抽油杆的断裂失效原因进行了分析。结果表明:抽油杆断裂是由油田腐蚀介质和交变应力引起的杆体腐蚀疲劳断裂,裂纹起源于杆体镦粗起始端腐蚀坑处,断口处的显微组织为回火索氏体,并存在块状铁素体,抗拉强度接近标准下限。

关键词： 35CrMoA 抽油杆疲劳失效应力腐蚀坑

Φ88.9 mm×6.45 mm P110S油管接头脱扣失效原因分析

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焊管 2020年第9期43卷 28-36页

作者：张永杨莎莎吕庆钢姬丙寅史交齐中国石化西北油田分公司新疆轮台841600 西安三维应力工程技术有限公司西安710075

Φ88.9 mm×6.45 mm P110S油管接头现场端发生脱扣事故,通过宏观形貌分析、材料性能试验、密封面和台肩面的微观形貌分析等方法,对失效接头脱扣事故原因进行了分析,并模拟还原了失效接头现场端内、外螺纹对应的上扣位置。结果表明,现场... 详细信息

Φ88.9 mm×6.45 mm P110S油管接头现场端发生脱扣事故,通过宏观形貌分析、材料性能试验、密封面和台肩面的微观形貌分析等方法,对失效接头脱扣事故原因进行了分析,并模拟还原了失效接头现场端内、外螺纹对应的上扣位置。结果表明,现场端内、外螺纹啮合长度少上了4扣左右,上扣时密封面和台肩面未发生有效过盈接触,证实现场端螺纹上扣未到位,这是造成失效接头发生脱扣及连接强度严重降低的主要原因。而造成油管接头现场端螺纹上扣不到位的原因可能与上扣时内螺纹受到泥浆污染、螺纹脱扣前存在轻微损伤、上扣钳牙夹持位置偏接箍上扣端等有关。

关键词：油管接头脱扣现场端上扣位置

60 t/h煤粉预热燃烧锅炉宽负荷运行特性研究

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热力发电 2024年第4期53卷 133-140页

作者：田继林朱建国朱书骏刘敬樟曾雄伟欧阳子区吕清刚中国科学院工程热物理研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室北京100190 大同市煤炭清洁高效利用研究所煤灵活燃烧与热转化山西省重点实验室山西大同037000 中国科学院大学北京100049

为满足国家“双碳”目标下煤炭清洁高效利用领域的迫切需求,在工业锅炉、电站锅炉等领域开发了煤粉预热燃烧技术。煤粉先进入流态化预热燃烧器中高温改性,再进入锅炉炉膛分级配风燃烧,从而实现了煤高效、低氮燃烧,并在1台60 t/h煤粉锅... 详细信息

为满足国家“双碳”目标下煤炭清洁高效利用领域的迫切需求,在工业锅炉、电站锅炉等领域开发了煤粉预热燃烧技术。煤粉先进入流态化预热燃烧器中高温改性,再进入锅炉炉膛分级配风燃烧,从而实现了煤高效、低氮燃烧,并在1台60 t/h煤粉锅炉上进行了技术验证。锅炉侧墙对冲布置了2只预热燃烧器,单只预热燃烧器设计热功率为26 MW,以烟煤为原料,在10%~100%负荷范围开展了6个不同负荷的锅炉运行特性和NOx排放特性试验研究,结果表明:该锅炉在各负荷下运行状态稳定、良好,无助燃条件下实现了10%超低负荷稳定运行;预热燃烧器各参数合理、循环状态稳定,满足锅炉宽负荷的运行要求;负荷下锅炉燃烧效率均在97%以上,10%、20%负荷下锅炉热效率大于85%,30%及以上负荷锅炉热效率均在90%以上;通过调整配风,锅炉各负荷下NO_(x)原始排放均低于50mg/m^(3)(φ(O2)=9%)。60 t/h煤粉预热燃烧锅炉的成功示范,为煤粉高效清洁灵活燃烧技术的发展和应用提供了重要支撑。

关键词：预热燃烧煤粉锅炉超低负荷稳燃高效燃烧超低NOx排放

煤气化与燃烧生成烟气中含氮化合物的测试方法

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计测技术 2013年第3期33卷 37-40页

作者：欧阳子区朱建国矫维红吕清刚中国科学院大学北京100049 中国科学院工程热物理研究所北京100190

在基于循环流化床预热的无烟煤粉燃烧系统中,对煤气化过程和燃烧过程产生的含N化合物(NO,NO2,NH3和HCN等)的分析方法进行了探讨。分别采用傅里叶变换红外光谱法、电化学法和化学溶液吸收法对烟气中的含N化合物进行分析。结果表明,循环... 详细信息

在基于循环流化床预热的无烟煤粉燃烧系统中,对煤气化过程和燃烧过程产生的含N化合物(NO,NO2,NH3和HCN等)的分析方法进行了探讨。分别采用傅里叶变换红外光谱法、电化学法和化学溶液吸收法对烟气中的含N化合物进行分析。结果表明,循环流化床出口的气化烟气中含氮化合物应采用化学溶液吸收法进行分析,含氮化合物主要为NH3,测试值为881 mg/m3。利用傅里叶变换红外光谱法能够准确分析下行燃烧室燃烧烟气中含氮化合物。使用电化学法对NO进行分析时,装有硅胶颗粒的干燥筒对分析值有较大的影响。

关键词：煤气化燃烧分析方法含氮化合物

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烟煤循环流化床预热特性实验

中国粉体技术 2019年第6期25卷 7-11页

作者：张毅朱建国吕清刚潘飞朱书骏中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

在30 kW预热燃烧实验平台上开展神木烟煤的预热特性实验研究,并采用激光粒度分析仪、全自动比表面积分析仪、场发射电子显微镜和激光拉曼光谱仪对神木烟煤原煤和预热半焦进行粒径、比表面积、表观形貌和碳结构的对比分析。实验结果表明... 详细信息

在30 kW预热燃烧实验平台上开展神木烟煤的预热特性实验研究,并采用激光粒度分析仪、全自动比表面积分析仪、场发射电子显微镜和激光拉曼光谱仪对神木烟煤原煤和预热半焦进行粒径、比表面积、表观形貌和碳结构的对比分析。实验结果表明:预热过程对燃料在物理性能方面有较好的改性提质作用,预热燃料相比于原煤表现为粒径变小、比表面积变大、孔隙结构变多;预热过程中碳架结构石墨化程度降低,碳架结构的稳定石墨结构会向无序的活性缺陷结构转变,导致预热燃料中活性缺陷碳结构增多,燃烧反应性增强。

关键词：烟煤循环流化床预热特性改性提质

大同煤循环流化床的O_2-CO_2预热特性

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中国粉体技术 2018年第3期24卷 52-57页

作者：朱建国马洪洲柳殿彬吕清刚中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

利用循环流化床高温预热技术,对大同煤在O_2-CO_2环境下预热前后的颗粒特性、燃料特性和燃料氮的转化特性开展研究。结果表明,循环流化床可将大同煤稳定预热至850℃,预热所需的热量全部由煤粉自身的部分燃烧提供。预热后的半焦颗粒粒径... 详细信息

利用循环流化床高温预热技术,对大同煤在O_2-CO_2环境下预热前后的颗粒特性、燃料特性和燃料氮的转化特性开展研究。结果表明,循环流化床可将大同煤稳定预热至850℃,预热所需的热量全部由煤粉自身的部分燃烧提供。预热后的半焦颗粒粒径减小,比表面积和孔容积分别增大10和2倍,孔隙结构更加发达;大同煤在循环流化床O_2-CO_2预热中,煤气中CO、H_2、CH_4和CO_2体积分数分别为11.5%,9.7%,2.11%和79.6%,煤气热值为2 848.7 kJ·m^(-3);预热过程,煤中的N-Q和N-X向N-6和N-5发生了转化,N-6质量分数由原煤的17.28%增大到32.11%。

关键词：大同煤循环流化床 O2-CO2 预热