许华波[1]2004年在《侧边风技术防止锅炉水冷壁高温腐蚀及降低NOx排放》文中指出燃烧器区域水冷壁高温腐蚀是燃煤电站锅炉普遍存在的问题,也是影响电力安全生产的主要原因之一。据统计,我国约80%以上燃用贫煤的大型电站锅炉存在不同程度的水冷壁高温腐蚀问题。水冷壁发生高温腐蚀后,壁厚减薄,强度降低,容易造成爆管和泄漏,危及锅炉安全运行。水冷壁高温腐蚀问题已成为困扰我国许多大型电站锅炉的痼疾。从理论和实践经验总结,电站锅炉水冷壁高温腐蚀大多属于硫化物型高温腐蚀,这种腐蚀是由煤中的黄铁矿硫造成的。本文通过具体分析黄台电厂#8炉水冷壁高温腐蚀情况,认为引发水冷壁高温腐蚀的根本原因是:煤中硫含量高、未燃尽煤粉冲刷水冷壁并形成局部还原性气氛、水冷壁管壁温度较高。针对高温腐蚀的具体原因,本文提出了采用侧边风技术防止高温腐蚀。侧边风技术就是从二次风箱引出一股少量的二次风 ,在水冷壁附近形成一层气膜 ,阻挡煤粉气流冲刷水冷壁,改善腐蚀严重区域水冷壁贴壁烟气的还原性气氛,有效地的抑制了水冷壁管的腐蚀。本文同时对电站锅炉低NOX燃烧技术进行了讨论。燃煤锅炉对环境的主要污染有烟尘、有害气体(NOx、SO2、CO等)、CO2及热污染等。NOx污染是其中最主要的污染源,NOX进入大气后会直接造成对人体的危害,同时还是酸雨的主要来源,其中的N2O还是导致地球温室效应,破坏臭氧层的主要污染源。我国正逐步加大对火力发电锅炉排放NOx的控制和治理力度。控制和治理NOx排放是刻不容缓的重要工作。试验研究表明,采用侧边风技术可以有效抑制氮氧化物的生成量。侧边风技术将主燃烧器主燃烧区域的部分二次风分流到煤粉气流的下游,远离主燃烧器,形成了沿燃烧器高度和水平两个方向的分级送风,进一步加强了分级送风的比例,降低了煤粉气流着火阶段的氧浓度,更有利于减少NOx的生成量。
纪象民[2]2007年在《电站锅炉监督检验与安全保障技术研究》文中研究表明由于我国电站锅炉安全监察与监督检验工作的隶属关系几经变动,影响了电站锅炉安全监察与检验工作情况的经验交流与事故教训的全面总结,特别是安装、使用及修理改造阶段,各地因检验资源条件不同,具体开展监督检验工作的方式也存在较大差别,甚至在某些应该开展好的监督检验环节出现了空白,对电站锅炉安全运行产生了一定程度的不利影响。本文根据当前电站锅炉监督检验工作开展的实际需要,结合东营境内在建和在用电站锅炉监督检验工作开展的实际经验,从电站锅炉无损检测技术应用分析、安装阶段监督检验关键环节确定、定期检验主要问题分析及其相应预防措施、化学监督检验的安全保障技术探讨、典型检验案例的具体分析以及我国电站锅炉发展方向与安全检验问题研究等六个方面系统地探讨了电站锅炉监督检验与安全运行的技术保障措施,为今后我市电站锅炉全方位的安全监管提供了全面而又系统的安全技术支撑。电站锅炉化学监督检验是定期检验的一项重要内容,是保障电站锅炉安全、经济、稳定运行的重要环节,但因现行检验规范中有关化学监督的内容和程序尚不十分明确,导致各地此项工作开展得非常不均衡,甚至出现了空白;另外,电站锅炉寿命评估方面的研究也是当前我国特种设备检验检测行业中的一个薄弱环节,被列入我国《国家质检总局“十一五”科技发展规划》的重点研究项目,本文对于以上两个方面的深入研究,将有利于消除整个电站锅炉监督检验行业中的薄弱环节和可能出现的空白,并将有利于整个电站锅炉安全监管和检验行业水平的提高,进一步促进电站锅炉的安全运行。本文关于电站锅炉各阶段、全方位的研究内容与方法,不仅适用于东营地区电站锅炉的安全技术监督检验与运行管理,而且也适用于其他地区电站锅炉各个环节的安全监管,为整个电站锅炉行业的安全监管提供有益的借鉴。
周昊[3]2004年在《大型电站锅炉氮氧化物控制和燃烧优化中若干关键性问题的研究》文中认为能源与环境是制约人类发展的重要问题，兼顾能源工业的发展和环境保护的需要，是中国这样一个产煤大国可持续发展的重要课题。煤燃烧的污染排放已成为中国最大的大气污染源。本论文围绕大型电站锅炉低NOx燃烧优化开展研究，采用试验、数值模拟和现场试验相结合的方法，理论结合实践，研究完成了一整套适合中国国情具有自主知识产权的低NOx燃烧和运行优化系统技术。 论文通过热态试验对不同煤种的生成NOx的前驱物特性进行试验研究：研究了不同煤种的NOx排放特性。编制了模拟煤中含氮组分析出、反应和NOx生成的颗粒模型，获得了不同煤种挥发氮和焦炭氮的比例，以提高后续炉内NOx生成过程模拟的准确性。对600 MW同心反切燃烧锅炉的低NOx燃烧特性进行了系统试验，并基于数值模拟方法对600 MW锅炉NOx生成过程采用了联合PDF模拟，评价了低NOx同心燃烧系统和炉内分级燃烧对炉内流动、燃烧和NOx排放的影响。 论文创新性地引入以CaS为中间固硫产物的煤粉炉内同时脱硫脱硝思想进行热态燃烧试验，验证这一思想的可行性，并获得实现炉内同时脱硫脱硝技术所需的各种燃烧参数，定量分析各参数对炉内同时脱硫脱硝技术的影响。试验结果表明在煤粉炉内采用以CaS中间固硫产物的两段脱硫方法具备可行性，但其可行性需要建立在炉内强烈空气分级基础之上，而炉内强烈空气分级带来的锅炉结渣、高温腐蚀问题需要采用作者提出的复合型多功能直流燃烧系统来解决。 作者提出了复合型多功能直流燃烧系统，在炉内有效地模拟低NOx燃烧过程。采用数值模拟方法分析了复合型多功能直流燃烧系统各种参数的影响。研究表明，尽管同心反切系统目前在大型电站锅炉上得到广泛应用，但是其燃烧模式在防结渣和降低NOx排放方面的能力是有限的。作者采用复合型多功能直流燃烧技术，有效地解决了一批燃用极低灰熔点(ST约为1 100℃)煤种的四角切圆锅炉的炉内防止结渣、高温腐蚀、低负荷稳燃问题，并能显著降低NOx排放，降低幅度达35％左右，是一种有前途的、可以替代同心反切系统的新一代燃烧技术。 论文创新性地采用分离涡模拟(Detached eddy simulation，DES)这一湍流高级模拟技术，对水平浓淡燃烧器内和浓淡燃烧器出口的湍流流动和拟序结构进行数值模拟，着重描绘涡的脱落过程，观察燃烧器内部和燃烧器出口涡的形成、卷浙江大学博士学位论文起的拟序特征，分析涡的形成对浓淡分离效果的影响。采用DES与非稳态颗粒轨道模型相结合的方法，对燃烧器内和燃烧器出口的气固两相流动进行了数值模拟，并与常规的RANS模拟进行比较。DES方法将湍流的直接模拟技术扩展到了可实现的工业实际应用中，对今后的湍流流动模拟又湍流燃烧模拟和揣流.Nox生成的准确模拟都具有重要意义。 以往针对气固两相射流的研究通常采用PDA等方法，但由于PDA等方法对颗粒浓度有所限制，难以进行高浓度的气固两相流的测量。论文首次采用基于光学波动法的激光光纤探针，对高浓度的低Nox燃烧器出口的气固两相流动的详细结构进行了试验，研究了配300 MW煤粉燃烧锅炉的燃烧器出口高浓度气固相射斌中颗粒浓度、粒度随射流发展的演变规律，分析了利用水平浓淡燃烧器和齿形燃烧器实现对低Nox燃烧有利的气固结构，并验证了基于DES方法的气固两相数值模拟的计算结果。 论文针对目前大型电站锅炉低Nox优化运行急需的入炉煤粉量在线检测问题，创新性地开发了一种基于电磁波发射、接收原理的直吹式制粉系统煤粉管道内缈浓度在线侧量就，并己在“60 Mw配直吹式制粉系统的大型电站锅炉上得到应用与考脸，使用效果优良，有效解决了低NC坛燃烧技术中急需的管内煤粉浓度测量问题。 二论文独创开发了，整套基于计算智能的锅炉低NC瓜燃烧优化运行系统，利用人对申经网络对哪M取和3”0 Mw燃煤锅炉的低·NOx排放特性、飞灰含碳量特性与锅炉翩煤冬锅炉运行参数之间的函数关系进行学习建模。在锅炉燃烧特性建模完成的基础上，利用遗传算法和模拟退火方法等全局寻优算法对锅炉的最佳燃烧工况进行寻优，获得了不同煤种的各燃烧参数的最佳设定值，可以直接指导运行人员运行或输入集散控制系统(DCs)参与闭环控制。系统可实现低Nox高效徽烧的在线控制于对提高锅炉燃烧优化控制水平，降低NOx排放和提高锅炉效率具有重要意义。关键词:锅炉;氮氧化物;数值模拟;结渣;气固两相流;燃烧优化
高劲松[4]2007年在《锅炉受热面管的失效机理及预防措施研究》文中认为锅炉受热面管的失效是影响锅炉安全、经济运行的主要因素之一。受热面管失效的研究和预防是锅炉检验和监察人员要探讨的重要课题。本文针对工业锅炉和电站锅炉受热面管失效的问题，以详实的工程素材，系统地研究总结了失效模式、失效机理及其产生原因，提出了相应的预防措施。取得以下研究成果：(1)对受热面管的主要失效模式进行了分类，针对工业锅炉和电站锅炉的不同特点，系统地研究总结各种失效的机理，为建立受热面管的失效预防措施提供了理论指导。(2)用丰富图片和工程实例直观描述锅炉热面管的失效特征、分析失效的原因，并以工程实际中典型的受热面管失效为例，建立了相应的预防措施与对策，提出了受热面管的检验要点。对检验和生产有较好的指导作用。(3)针对工程实际中受热面管的的寿命预测问题，介绍了通过内壁氧化皮厚度的测量进行受热面管寿命预测的方法，推荐了国内外先进的炉受热面状态评估与寿命预测技术。
陈琪[5]2000年在《解决电站锅炉水冷壁高温腐蚀问题的试验研究》文中研究指明水冷壁高温腐蚀是目前电站锅炉面临的一个较为严重的问题。本文以大港电厂2×328.5MW四角切圆燃煤锅炉为例，进行试验研究。在原型锅炉的基础上，按1:20比例建立试验台。针对原炉初步设计方案，在冷态空气动力场模化试验台上，进行一次风同心反切燃烧炉内冷态试验研究。利用IFA 300恒温式热线（膜）风速仪，结合飘带法和颗粒示踪技术，对不同燃烧器布置方式下炉内空气动力场进行测量和观察，并与数值模拟结果进行对照，掌握燃烧器区域气流特性，提出了彻底解决电站锅炉水冷壁高温腐蚀问题的合理建议，对工程实践具有一定的指导意义。
高全[6]2006年在《燃煤电站锅炉受热面结渣和高温腐蚀机理研究》文中提出燃煤锅炉受热面的结渣和高温腐蚀问题一直困扰我国电站锅炉的安全性,对电站的经济性也带来很大影响。我国电站锅炉燃煤品质较差且煤质多变,很容易引起受热面的结渣,由于结渣造成的出力和热效率降低分别达到20%和2.5%。在我国80%以上电站锅炉存在不同程度的水冷壁高温腐蚀。对锅炉受热面的结渣和高温腐蚀问题进行研究具有重要现实意义。对现有的结渣和高温腐蚀研究进行系统总结,针对前人工作主要对整体产物的研究,在本文中利用各种先进仪器,包括金相显微镜、X射线衍射仪、X射线荧光探针、带能谱的场发射扫描电镜等,沿着结渣和高温腐蚀样品不同厚度方向,对样品的微观形貌、矿物组成、化学组成、元素的分布特征以及比表面和孔径分布进行系统分析,根据不同位置组成、结构的变化对结渣和高温腐蚀的机理进行比较系统的研究。通过实验分析发现,该研究中的高温腐蚀产物主要由铁的硫化物和氧化物组成,即该电站属于典型的硫化物型高温腐蚀。对不同厚度方向的分析表明由内而外,腐蚀样品中硫化物含量逐渐降低,而硅铝酸盐含量逐渐增加。腐蚀产物孔分布分析结果表明:腐蚀产物空隙呈双峰分布,微孔的孔径集中在500?,而大孔则集中在1500?附近,而且越往外层孔隙数目越多。对结渣样品的分析表明:结渣样品的矿物相主要是由铁的氧化物以及硅铝酸盐构成,且产物层由内而外铁氧化物的含量降低,究其原因应该与沉积过程铁的选择性沉积有关。最后结合实验分析结果建立结渣以及高温腐蚀的数学模型,为揭示其形成机理和预防提供参考。
王健[7]2018年在《电站燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀特性研究》文中指出近年来,环保的意识逐渐增强,燃煤电厂普遍对炉膛及燃烧器进行了“超低排放”改造,改造在降低氮氧化物生成的同时,却造成水冷壁近壁处缺氧燃烧,形成强还原性气氛。煤中的硫元素在此气氛中将转化为硫化氢气体,而硫化氢气体会对水冷壁造成严重的高温腐蚀问题,腐蚀导致水冷壁壁面减薄甚至爆管,严重影响电厂运行的安全性和经济性。因此对锅炉水冷壁高温腐蚀问题进行研究具有重要现实意义。本文针对超临界和超(超)临界燃煤机组常常爆发的水冷壁管道的高温腐蚀问题开展了相关科学研究,具体包括三部分,分别是炉膛水冷壁近壁处烟气成分分布特征实验研究,水冷壁高温腐蚀速率实验室机理研究以及高温腐蚀数学模型研究和水冷壁管道寿命评估。水冷壁近壁处烟气成分分布特征实验研究部分主要针对某630MW超临界四角切圆燃煤锅炉,开展相关燃烧优化调整试验,重点关注燃烧器(低氮同轴燃烧系统LNCFS)的不同种类风量大小对近壁处烟气成分(O_2、CO和H_2S)的影响以及对锅炉热效率和SCR进口NOx排放浓度的影响。在燃烧优化调整试验中,分别进行了变运行氧量、变二次风配风方式、变CCOFA风量、变SOFA风量以及变CFS风量试验。水冷壁高温腐蚀速率实验室机理研究部分利用12Cr1MoVG和15CrMoG作为实验材料,通过管式炉模拟水冷壁400℃的工作环境,采用配置好的标气模拟锅炉燃烧区域“H_2S+O_2+N_2”、“CO+N_2”和“H_2S+CO+N_2”三种气氛,金属试片表面涂灰来模拟水冷壁表面自然沉降的积灰对金属的腐蚀,在加速腐蚀试验的理论指导下详细研究了10种工况下合金的高温腐蚀行为,并选择修正后的抛物线方程来拟合腐蚀增重量随时间的变化规律,从而得到腐蚀动力学曲线。高温腐蚀试验结束后,对部分工况腐蚀后的试片进行了表征分析,通过场发射式扫描电镜(FESEM)观测腐蚀层表面及剖面微观形貌,利用扫描电镜自带的能量色散能谱仪(EDS)测试腐蚀层内感兴趣区域的元素含量,并利用X射线衍射仪(XRD)分析金属表面沉积的煤灰以及金属腐蚀层的化学成分。高温腐蚀数学模型研究及水冷壁管道寿命评估部分针对硫化物型高温腐蚀,基于物理化学机理和数学推导,建立了水冷壁高温腐蚀一维数学模型。数学建模过程中重点考察水冷壁近壁处H_2S气体浓度C_o、管壁温度T以及管壁厚度L_b对高温腐蚀的影响,并引入H_2S气体在腐蚀产物层中的扩散系数D和化学反应本征速度K两个重要参变量,最终建立了腐蚀层平均腐蚀率随腐蚀时间变化的函数关系式。同时建立了管道寿命评价准则,引入了管壁安全系数λ,并给出了λ的保守估计值,最后结合电厂的实测数据给出了一个预测案例,为水冷壁管材的高温腐蚀监测提供参考。
陈琪, 刘石[8]2007年在《电站锅炉水冷壁高温腐蚀问题的试验研究》文中认为以大港电厂2×328.5MW机组锅炉为例,对四角切圆燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀问题进行试验研究。在原型锅炉基础上,按1:20的比例搭建试验台。针对原炉初步设计方案,在冷态空气动力场模化试验台上,进行一次风同心反切燃烧炉内冷态试验研究。利用IFA300热膜风速仪,结合飘带观察法,对不同燃烧器布置方式下炉内空气动力场进行测量和观察,并与数值模拟结果进行对照,掌握燃烧器区域气流特性,提出解决电站锅炉水冷壁高温腐蚀问题的合理建议。
靳军[9]2014年在《墙式切圆燃烧冲蚀磨损与高温腐蚀的耦合作用研究》文中提出发展清洁高效的发电技术时我国发电事业的主要方向，而超（超）临界发电技术是我国清洁煤炭发电的主要研究方向之一。随着锅炉容量和参数的不断提高，炉内工质的压力和温度也随之增高，炉内受热面（尤其是水冷壁）的运行环境变得更加恶劣。空气分级燃烧技术可以有效控制NOX的生成，但在燃烧劣质燃料时，炉内还原区水冷壁壁面长期处于还原性气氛中，烟气中的腐蚀性气体和携带的固体颗粒会引起受热面的腐蚀和冲刷等问题。本文对某台660MW超临界锅炉还原区水冷壁出现严重的水冷壁失效现象进行研究，现场调研后发现失效水冷壁壁面出现严重的减薄，且失效壁面较为平滑，初步判定存在磨损问题。进一步对失效样品进行XRD分析、能谱分析，结果表明该水冷壁表面同时发生还原性气氛下的S腐蚀。最终判定该区域水冷壁失效是腐蚀和冲蚀磨损的耦合作用下造成的。该锅炉还原区水冷壁失效的解决思路为减小炉内切圆直径，降低近壁面处的烟气速度，以及提高还原区近壁面处的氧含量。初步制定上组燃烧器一次风内偏，上组燃烧器一、二次风内偏，上组燃烧器内移等方案。为了验证测试分析的正确性和得出合理的解决方案，本文对该锅炉在燃用设计煤质和实际煤质下进行了数值模拟研究，结果表明，实际燃用煤质硫含量和灰含量均较高，还原区近壁面H2S含量较高，且烟气速度较高，与分析结果相对应。进一步对不同改造方案进行了数值模拟研究，得出一次风内偏时在有效提高还原区近壁面氧含量的同时，也可以降低烟气速度。最后对不同偏转角度进行了研究，随着一次风偏转角度的增加，近壁面区域的氧含量不断增加。一次风偏转角度为8°和12°时，H2S的浓度变化不大，且一次风偏转12°时近壁面区域烟气速度又比一次风偏转8°时要高。最终确定一次风内偏8°为较优优化方案。
张清福[10]2013年在《电厂锅炉低NO_x燃烧系统技术研究》文中研究指明分离式燃尽风燃烧技术是电力企业目前降低NOx排放的主要手段之一,然而采用低NOx燃烧技术后可能造成锅炉水冷壁高温腐蚀问题,因此有必要对锅炉的低NOx燃烧系统和影响高温腐蚀的因素进行研究。本文以一台420t/h切圆燃烧锅炉作为研究对象,利用Fluent软件模拟了锅炉的燃烧过程,分析了SOFA风高度、SOFA风风率、SOFA风布置方式和SOFA风切圆大小对锅炉燃烧过程烟温分布、残余旋转和NOx生成的影响。高温腐蚀机理研究采用动力学计算和烟气成分分析相结合的方法,分析研究温度和氧量因素对还原性气氛下H2S转化的影响。模拟结果表明：随着燃尽风高度的增加,NOx排放逐渐降低后又升高,锅炉效率随高度的增加而逐渐降低,最佳燃尽风高度在4m附近；随着燃尽风比例的增加,NOX排放逐渐降低,但燃烧效率和锅炉效率降低,最佳燃尽风比例在22%附近。燃尽风喷口的布置方式对煤粉的燃烧过程影响较大,集中布置和分散布置相比穿透能力强,衰减慢,对炉膛的气流结构影响较大,但烟温分布呈狭长型,和集中布置相比分散反切布置的消旋效果更好。随单对角反切圆直径的增大,燃烧器层面高温区向里收缩,而在前后墙附近位置,高温区略微靠近。从炉膛出口气流的动力场可以看出,单个对角反切角度变化量5°反切消效果不明显。H2S转化后的产物随着环境的改变而改变,强还原性气氛和氧化性气氛下分别以生成COS和SO2为主。只有在适度的还原性气氛和温度条件下,S2的浓度才最大,同时当温度高于1300k时,大部分H2S转化生成S02。在氧气浓度为2%附近存在一个转折点,模拟结果和试验结果能够较好的吻合。
参考文献：
[1]. 侧边风技术防止锅炉水冷壁高温腐蚀及降低NOx排放[D]. 许华波. 清华大学. 2004
[2]. 电站锅炉监督检验与安全保障技术研究[D]. 纪象民. 山东大学. 2007
[3]. 大型电站锅炉氮氧化物控制和燃烧优化中若干关键性问题的研究[D]. 周昊. 浙江大学. 2004
[4]. 锅炉受热面管的失效机理及预防措施研究[D]. 高劲松. 南昌大学. 2007
[5]. 解决电站锅炉水冷壁高温腐蚀问题的试验研究[D]. 陈琪. 华北电力大学. 2000
[6]. 燃煤电站锅炉受热面结渣和高温腐蚀机理研究[D]. 高全. 华中科技大学. 2006
[7]. 电站燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀特性研究[D]. 王健. 东南大学. 2018
[8]. 电站锅炉水冷壁高温腐蚀问题的试验研究[J]. 陈琪, 刘石. 工业加热. 2007
[9]. 墙式切圆燃烧冲蚀磨损与高温腐蚀的耦合作用研究[D]. 靳军. 哈尔滨工业大学. 2014
[10]. 电厂锅炉低NO_x燃烧系统技术研究[D]. 张清福. 浙江大学. 2013
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