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大容量sCO_(2)锅炉烟气侧与工质侧匹配策略

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中国电机工程学报 2022年第4期42卷 1494-1503页

作者：刘超徐进良刘广林低品位能源多相流与传热北京市重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

为解决压降效率惩罚问题,大容量超临界二氧化碳(supercritical CO_(2),sCO_(2))锅炉需采用模块化设计。由于sCO_(2)锅炉入口工质温度高、管内换热系数低,炉膛冷却壁极易超温,冷却壁安全性为锅炉设计的关键难点。锅炉中,烟气侧热负荷分布... 详细信息

为解决压降效率惩罚问题,大容量超临界二氧化碳(supercritical CO_(2),sCO_(2))锅炉需采用模块化设计。由于sCO_(2)锅炉入口工质温度高、管内换热系数低,炉膛冷却壁极易超温,冷却壁安全性为锅炉设计的关键难点。锅炉中,烟气侧热负荷分布与sCO_(2)侧参数与管排结构具有各自的分布特点。对烟气侧与sCO_(2)侧进行适当的匹配可有效降低冷却壁壁温。该文以1000MW等级二次再热sCO_(2)锅炉为例,建立耦合热力学循环与锅炉模块流动传热的数值模型,分析不同布置方案下冷却壁壁温,提出降低大容量sCO_(2)锅炉冷却壁壁温的烟气侧与sCO_(2)侧匹配策略。结果表明,在烟气全温区范围内,遵循低温工质匹配高热负荷原则,冷却壁分成6个模块的方案可有效降低冷却壁壁温;在炉膛内,遵循高许用热负荷匹配高热负荷原则,调整冷却壁模块的布置,可进一步降低冷却壁壁温。该文提出的匹配策略显著降低了冷却壁壁温,可为模块化锅炉的设计与布置提供一定参考。

关键词：超临界二氧化碳发电锅炉冷却壁传热壁温匹配策略

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燃煤电站锅炉氨燃烧研究进展及展望

华中科技大学学报（自然科学版） 2022年第7期50卷 55-65页

作者：徐静颖朱鸿玮徐义书于敦喜华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074

针对电站锅炉中的氨燃烧应用,首先介绍氨的基本物理化学性质、纯氨燃烧及氨与气/液体燃料混合燃烧的基础研究;然后针对新兴的燃煤电站锅炉掺氨燃烧技术,分别从氨-煤混合燃烧的燃烧与火焰传播特性、火焰形态及辐射特性、NO_(x)生成与排... 详细信息

针对电站锅炉中的氨燃烧应用,首先介绍氨的基本物理化学性质、纯氨燃烧及氨与气/液体燃料混合燃烧的基础研究;然后针对新兴的燃煤电站锅炉掺氨燃烧技术,分别从氨-煤混合燃烧的燃烧与火焰传播特性、火焰形态及辐射特性、NO_(x)生成与排放特性等介绍当前研究进展;最后对电站锅炉氨燃烧的未来研究方向进行了分析和展望.氨-煤混燃可大幅降低电站锅炉碳排放,而对炉内温度特性无显著改变,虽然燃料氮的增加带来NO_(x)排放风险,但可以通过燃烧分级、燃烧组织等方式有效调控,因此氨-煤混燃是一种可行的减碳路径.以氨作为可再生能源的载体,实现热力、电力、动力等不同应用领域中的碳减排,并缓解或解决对有限化石能源的依赖,具有巨大的发展潜力和前景.

关键词：氨煤锅炉燃烧碳减排

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燃煤锅炉屏式过热器壁温耦合计算方法

中国电机工程学报 2022年第24期42卷 8951-8960页

作者：金东昊刘欣张效源沈迎王涛李驰李新颖魏佳付静王赫阳天津大学机械工程学院天津市津南区300350 烟台龙源电力技术股份有限公司山东省烟台市264006 国家能源集团费县发电有限公司山东省临沂市273400

锅炉受热面管壁超温严重影响电厂的安全运行。锅炉受热面管壁温度受烟气侧传热分布和管内工质吸热分布的共同影响,为此提出一种耦合传热计算模型,模型采用三维计算流体动力模型模拟炉内烟气侧的三维流动燃烧传热过程,采用一维Flownex模... 详细信息

锅炉受热面管壁超温严重影响电厂的安全运行。锅炉受热面管壁温度受烟气侧传热分布和管内工质吸热分布的共同影响,为此提出一种耦合传热计算模型,模型采用三维计算流体动力模型模拟炉内烟气侧的三维流动燃烧传热过程,采用一维Flownex模型模拟受热面管内的工质流动传热过程,两模型间通过壁面热流和管内工质温度的数据交互实现耦合迭代计算。该模型可同时实现炉内烟气侧三维流场和管内工质流动传热过程的数值模拟,精确体现受热面传热偏差和管间工质流量偏差对管壁温度分布的影响。该耦合传热模型应用于一台600MW超临界锅炉屏式过热器传热及壁温分布的模拟,计算结果与不同负荷下壁温测量结果吻合良好。

关键词：锅炉超温屏式过热器耦合传热计算壁温分布

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光煤互补发电系统的锅炉变工况性能研究

太阳能学报 2022年第2期43卷 345-350页

作者：吴俊杰韩宇孙颖颖南京工程学院能源与动力工程学院南京211167

通过对光煤互补发电机组的集热子系统、汽轮机子系统和锅炉子系统进行建模,研究在多种典型集成方式下,太阳能热输入对锅炉变工况特性及机组热经济性的影响。结果表明,当太阳能热集成于锅炉再热器之前,太阳能热输入将导致锅炉再热温度下... 详细信息

通过对光煤互补发电机组的集热子系统、汽轮机子系统和锅炉子系统进行建模,研究在多种典型集成方式下,太阳能热输入对锅炉变工况特性及机组热经济性的影响。结果表明,当太阳能热集成于锅炉再热器之前,太阳能热输入将导致锅炉再热温度下降,影响锅炉安全性与机组热经济性;而若将太阳能热集成于锅炉再热器之后,太阳能热输入不影响主蒸汽和再热蒸汽温度。其中,当太阳能热用于取代第三级抽汽时,系统循环比功、系统标准煤耗率和太阳能热电转化效率均优于太阳能热取代第一级抽汽。通过案例分析,当太阳能热完全取代第三级抽汽时,机组的标准煤耗率减小7.95 g/kWh,太阳能热电转化效率可保持在约39%。

关键词：锅炉太阳能节能变工况热经济性

基于测试数据的蔗渣锅炉能量分析及能效提升措施

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化工进展 2022年第6期41卷 3350-3359页

作者：莫乾赐叶海波林行素李国华陈伟崇卢苇广西大学化学化工学院广西南宁530004 广西壮族自治区特种设备检验研究院广西南宁530219 广西大学机械工程学院广西南宁530004

目前蔗渣锅炉存在服役年限较长、燃烧不充分、效率低下、燃料浪费严重以及污染物排放高等问题,对其原因分析欠缺大量现场数据。为了解决这一问题,本文对121台蔗渣锅炉进行能效测试,得出锅炉热效率达到标准限定值和目标值的数量分别仅占5... 详细信息

目前蔗渣锅炉存在服役年限较长、燃烧不充分、效率低下、燃料浪费严重以及污染物排放高等问题,对其原因分析欠缺大量现场数据。为了解决这一问题,本文对121台蔗渣锅炉进行能效测试,得出锅炉热效率达到标准限定值和目标值的数量分别仅占51.24%和0.83%;热损失最大的排烟热损失达10%,其中所含水分的热损失占到将近1/4;二氧化碳排放量平均值达到131.54kg/GJ。深入分析各影响因素与热效率的关系,得出了主要影响因素为烟气温度、过量空气系数和飞灰含碳量。并针对这些因素提出了能效提升措施。若能效均能达到限定值或目标值,每年的蔗渣消耗量将分别减少157kt或568kt,二氧化碳排放量将分别减少160kt或522kt,其他污染物排放同样会减少,推及到全国的蔗渣锅炉,节能减排潜力更巨大。

关键词：锅炉能量分析热效率提升烟道气二氧化碳污染

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锅炉机组热力计算标准方法

洁净煤技术 2023年第S02期29卷 370-376页

作者：石书雨付春磊隋海涛梁世传烟台龙源电力技术股份有限公司山东烟台264006

“十四五”期间,能源结构持续优化,火电机组改造升级对推动碳达峰、碳中和具有重要意义,其中锅炉性能计算是必备手段,而锅炉热力计算是重中之重。在实际工程中采用锅炉热力校核方法对锅炉进行建模,根据锅炉实际指标和各受热面结构尺寸,... 详细信息

“十四五”期间,能源结构持续优化,火电机组改造升级对推动碳达峰、碳中和具有重要意义,其中锅炉性能计算是必备手段,而锅炉热力计算是重中之重。在实际工程中采用锅炉热力校核方法对锅炉进行建模,根据锅炉实际指标和各受热面结构尺寸,计算锅炉各部件运行时的各项指标,作为排查故障及改造的依据。我国尚未有电站锅炉行业的热力计算标准,目前公开的锅炉热力计算标准有苏联1957版、1973版和俄罗斯1998版。基于苏联1973版和俄罗斯1998版锅炉热力计算标准研究,针对炉膛有效辐射层厚度、炉内系数M、炉膛出口烟温、对流受热面的传热系数等9个主要参数进行对比分析。结合3个不同电厂锅炉机组工程项目数据:1000 MW超超临界塔式锅炉、660 MW超临界Π型双烟道锅炉、300 MW亚临界Π型锅炉,通过计算锅炉效率、排烟温度、燃料消耗量、减温水量、炉膛出口烟温、热负荷等参数与电厂运行参数进行对比,验证俄罗斯1998版热力计算标准用于大型煤粉锅炉机组的可靠性,从而为机组灵活性改造提供参考。

关键词：灵活性低负荷稳燃锅炉热力计算

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锅炉经济性煤种掺烧技术研究

热力发电 2023年第10期52卷 79-85页

作者：张大兴屠竞毅杨忠灿张喜来刘家利张欢国能(惠州)热电有限责任公司广东惠州516082 西安热工研究院有限公司陕西西安710054 陕西省燃煤电站锅炉环保工程技术研究中心陕西西安710054

为降低燃料采购成本,某电厂拟掺烧石炭3500和神混4500等低热值的经济性煤种。拟掺烧煤种的煤质特性偏离现燃用煤种,影响了锅炉运行的安全性、经济性和环保性。本文通过煤质化验分析、试验室试验、理论分析计算、现场制粉系统优化试验、... 详细信息

为降低燃料采购成本,某电厂拟掺烧石炭3500和神混4500等低热值的经济性煤种。拟掺烧煤种的煤质特性偏离现燃用煤种,影响了锅炉运行的安全性、经济性和环保性。本文通过煤质化验分析、试验室试验、理论分析计算、现场制粉系统优化试验、经济煤掺烧试验和运行参数优化试验等方法,对锅炉经济性煤种掺烧技术进行了系统性研究。研究结果显示:石炭3500可磨度偏低,磨损特性严重,与制粉系统及锅炉适应性差,且掺烧后机组综合供电成本上升;神混4500燃料特性与电厂主力煤种接近,大比例掺烧时锅炉运行性能良好,机组综合供电成本下降,经济效益显著;电厂可将神混4500确定为长期掺烧的经济性煤种。本研究可为有类似掺烧需求的电厂提供借鉴和参考。

关键词：锅炉经济性煤种煤质特性掺烧试验供电成本

锅炉与工业窑炉协同处置城市固废及腐蚀风险研究现状

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环境工程 2022年第11期40卷 1-12页

作者：陈冠益刘馨仪孙昱楠杜承明王晓华颜蓓蓓程占军林法伟天津商业大学机械工程学院天津300134 天津大学环境科学与工程学院天津300072 生物气/油技术工程研究中心天津市生物质废弃物利用重点实验室天津300072

在循环经济背景下,能源化与资源化利用成为我国城市固废处置的有效途径。然而,城市固废来源广泛、种类复杂、成分多变,可对处置城市固废的设备稳定运行造成影响。通过综述锅炉与工业窑炉处置城市固废现状、运行过程腐蚀现象、机理及影... 详细信息

在循环经济背景下,能源化与资源化利用成为我国城市固废处置的有效途径。然而,城市固废来源广泛、种类复杂、成分多变,可对处置城市固废的设备稳定运行造成影响。通过综述锅炉与工业窑炉处置城市固废现状、运行过程腐蚀现象、机理及影响因素,概括了目前针对性防腐措施,介绍了S、Cl、碱金属元素对锅炉与工业窑炉协同处置城市固废工艺的影响,总结了现有研究的不足,在此基础上提出了需进一步探究的方向,为城市固废的回收利用提供了必要依据。

关键词：城市固废锅炉工业窑炉循环利用腐蚀

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锅炉水冷壁管泄漏失效分析

化工设备与管道 2024年第3期61卷 22-26页

作者：马江陈帅甫赵延灵河南省锅炉压力容器检验技术科学研究院河南郑州450016 中国石油大学(华东) 山东青岛266580

针对某企业锅炉运行期间水冷壁管发生纵向开裂泄漏的问题进行了研究分析,在对取样的水冷壁管宏观形貌分析、化学成分分析、显微组织分析以及机械性能检测的基础上,结合锅炉的服役运行情况研究了水冷壁管泄漏失效的原因。水冷壁管因长期... 详细信息

针对某企业锅炉运行期间水冷壁管发生纵向开裂泄漏的问题进行了研究分析,在对取样的水冷壁管宏观形貌分析、化学成分分析、显微组织分析以及机械性能检测的基础上,结合锅炉的服役运行情况研究了水冷壁管泄漏失效的原因。水冷壁管因长期过热导致材料性能老化,最终发生了蠕变开裂引起泄漏失效。根据分析结果,提出了对应的解决方案和预防措施,避免同类型失效现象对锅炉安全运行的影响。

关键词：锅炉水冷壁管泄漏失效分析