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

1、礦物燃料的大量使用所造成的地球溫室效應日益顯現(xiàn)。近年來在火力發(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)成為一項非常重要的任務。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燃煤鍋爐為研究對象,燃高水分、低硫褐煤,從能量平衡的角度對爐膛輻射、對流受熱面、尾部受熱面及制粉系統(tǒng)等方面進行了富氧燃

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

3、流速下受熱面單位傳熱量總費用的變化規(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,三原子氣體對輻射換熱的貢獻由24％左右增加至40％左右；對流換熱所占份額相對于空氣燃燒減少約9％,鍋爐煙氣側(cè)的運行阻力大幅減小。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形成的機會,還原氣氛的形成使得產(chǎn)生的NO被還原降解,30％O2/70％CO2工況下爐膛出口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用先降低后增大；以單位傳熱量的總費用為目標函數(shù)對富氧燃燒方式下鍋爐受熱面進行優(yōu)化設(shè)計后,鍋爐本體尺寸減小,部分過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)計后,