富氧燃煤鍋爐設(shè)計(jì)研究及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析.pdf

1、礦物燃料的大量使用所造成的地球溫室效應(yīng)日益顯現(xiàn)。近年來(lái)在火力發(fā)電領(lǐng)域CO2的捕集、壓縮液化與封存技術(shù)的研究與工程示范已經(jīng)成為一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。富氧燃燒技術(shù)又稱O2/CO2燃燒技術(shù),或者空氣分離/煙氣再循環(huán)技術(shù),是一種既能直接捕集高濃度CO2,又能綜合控制燃煤污染物排放的新一代潔凈煤發(fā)電技術(shù)。
　　 以300MW燃煤鍋爐為研究對(duì)象,燃高水分、低硫褐煤,從能量平衡的角度對(duì)爐膛輻射、對(duì)流受熱面、尾部受熱面及制粉系統(tǒng)等方面進(jìn)行了富氧燃

2、燒鍋爐系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì),將空分制氧過(guò)程及CO2壓縮過(guò)程的系統(tǒng)能量進(jìn)行了回收整合利用:建立了一種改進(jìn)的寬帶關(guān)聯(lián)k模型對(duì)富氧燃燒方式下高濃度三原子混合氣體的輻射特性進(jìn)行分析研究；通過(guò)數(shù)值模擬研究了初始氧濃度對(duì)NOx排放量及燃盡率的影響規(guī)律；從傳熱學(xué)的基本理論出發(fā),研究了富氧燃燒方式下煙氣的對(duì)流傳熱特性；對(duì)富氧燃煤鍋爐系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析,綜合考慮受熱面投資,提出了一項(xiàng)評(píng)價(jià)鍋爐對(duì)流受熱面經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)--單位傳熱量的總費(fèi)用,分析了在不同煙氣

3、流速下受熱面單位傳熱量總費(fèi)用的變化規(guī)律,確定出富氧燃燒方式下鍋爐受熱面的合理布置方式。
　　 在30％O2/70％CO2混合氣氛下,爐膛輻射換熱量較空氣燃燒增加約7％,其中,三原子氣體對(duì)輻射換熱的貢獻(xiàn)由24％左右增加至40％左右；對(duì)流換熱所占份額相對(duì)于空氣燃燒減少約9％,鍋爐煙氣側(cè)的運(yùn)行阻力大幅減小。隨著爐內(nèi)壓力的逐漸升高,三原子氣體的輻射強(qiáng)度和發(fā)射率均增大,但增大的幅度逐漸減小。
　　 富氧燃燒方式下,初始高濃度CO2

4、的存在增加了CO形成的機(jī)會(huì),還原氣氛的形成使得產(chǎn)生的NO被還原降解,30％O2/70％CO2工況下?tīng)t膛出口NO排放量為480mg/m3左右,較空氣氣氛降低約38％。
　　 富氧燃燒方式下管壁表面換熱系數(shù)較空氣燃燒方式升高。隨著煙氣流速的增大,換熱器單位傳熱量的總費(fèi)用先降低后增大；以單位傳熱量的總費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)對(duì)富氧燃燒方式下鍋爐受熱面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后,鍋爐本體尺寸減小,部分過(guò)熱受熱面需移入爐膛上部；數(shù)值模擬結(jié)果顯示爐膛優(yōu)化設(shè)計(jì)后,