洁净煤技术杂志

洁净煤技术杂志2024年第09期

• 太阳能甲烷重整制氢研究进展

  王彬, 郭轲, 邵煜, 孙萌竹, 郝勇, 刘明恺

  氢能是零碳、高密度的能量载体,目前主要来自天然气、煤炭等化石能源。随着“双碳”战略的深入推进和能源低碳转型的加速,可持续氢能的重要性日益凸显,但现有主要制氢技术与能源重大需求之间的错位也日益突出。单一太阳能制氢受到成本、技术成熟度、基础设施等多方面因素制约,短期内尚无法大规模替代化石能源制氢。基于甲烷重整反应的强吸热特性,太阳能驱动的甲烷重整可吸收最高相当于甲烷高位热值23%的太阳热能,并以化学能的形式实现太阳能储存和利用,达到同时提升氢能中太阳能占比与降低制氢碳排放的有益效果。因此,太阳能驱动天然气重整制氢技术有望在近中期发挥重要作用。传统甲烷重整与太阳能聚光集热技术的简单结合,仍需800~1000℃的反应温度与1000以上的高聚光比,不仅导致高辐射热损失和对流热损失,而且难以解决传统重整制氢系统复杂、碳排放高等关键技术挑战。在LeChatelier原理基础上,通过产物吸收强化降低重整反应温度,有望突破与太阳能聚光技术结合的瓶颈。进一步,通过突破甲烷转化源头制氢与脱碳的协同,有望解决传统重整制氢的高温、高能耗、高碳排放挑战。从热力学和动力学双视角综述了太阳能甲烷重整制氢与脱碳的研究进展,并从聚光集热技术、重整反应器和制氢系统三方面分析阐述了当前太阳能甲烷重整制氢技术的发展趋势。具体分析了反应温度高、聚光不可逆损失大、能耗高等问题的原因,并从反应流程设计角度重点关注可同时降低温度、提高产物选择性、促进碳氢组分协同转化的新原理、新方法。其中,通过吸附剂、膜分离等方式分离单一产物可将反应温度降至500~600℃;通过交替分离2种或以上目标产物,可将反应温度进一步降低至400℃或以下,在槽式聚光、等温、常压条件下实现甲烷向H2与CO2的近100%转化与近100%产物选择性,同时实现反应温度、制氢脱碳能耗的大幅下降以及制氢装置的大幅简化和高度集成。在大力发展可再生能源、促进能源低碳转型的新形势下,甲烷重整作为一种传统制氢技术,通过热力学思路、流程设计与制氢方法的创新,有望实现与太阳能光热技术的深入结合,并为近中期可持续氢能技术的突破开辟更加广阔的未来。

• 燃煤发电灵活性标准体系建设

  韩亨达, 龙妍, 徐俊, 许凯, 江龙, 汪一, 苏胜, 胡松, 向军

  提升燃煤火力发电灵活性是促进新能源消纳,实现能源绿色低碳转型和安全保障的重要抓手,构建完善的燃煤发电灵活性标准体系是推动燃煤火力发电灵活性发展的关键环节。围绕燃煤火力灵活发电内涵,分析了当下火力燃煤发电灵活性改造建设面临的4个主要挑战:灵活性指标难突破、灵活性下安全问题突出、灵活性下经济性指标大幅下降、灵活性下清洁性难保障。应对4个挑战,初步构建了综合考虑目标、专业门类和功能序列的燃煤发电灵活性标准体系框架,覆盖通用、设计、制造、安装、试验、计量、运行、评价等流程。结合燃煤发电灵活性发展现状以及相关标准情况,提出将灵活性标准术语及评价、机组灵活性安全运行和寿命评价、燃煤机组灵活性运行下效率评价、二氧化碳检测及污染物排放控制、燃煤火力发电机组在线监控等作为重点标准建设领域,其中效率评价方法重点考虑非稳态及深度调峰非常态工况,特别重视煤质、煤流等燃料侧在线监测技术及耦合燃料-燃烧-工质流动等灵活控制标准的建立。标准体系框架的构建及相关建议的提出,为我国燃煤火力发电灵活性标准修订提供参考。

• 350 MW超临界锅炉低负荷深度调峰水动力实炉测试与计算分析

  宋园园, 郭泽瑞, 安宁, 杨冬

  能源的可持续发展使得深度调峰成为火电发电技术中至关重要的部分,为分析深度调峰时超临界燃煤机组锅炉的灵活性改造能力及水冷壁系统的水动力安全特性,针对某350MW超临界螺旋管圈锅炉的结构特征,基于流动网格系统法,将复杂水冷壁系统划分为流量回路和压力节点,结合三大守恒定律和传热关系式建立了求解超临界锅炉水动力特性的非线性计算模型。在实炉测试的基础上,反推计算26.3%BMCR(92MW)负荷下沿炉膛宽度方向的实际吸热偏差分布,并将程序计算得出的上炉膛出口汽温和系统压降与实炉测量数据对比,验证了模型的可靠性。在实炉测试研究的基础上,分析了20%BMCR(70MW)深度调峰负荷时水冷壁的节点压力和回路质量流速分布、工质出口汽温偏差和管壁温度沿炉高方向的变化趋势,并对流动不稳定性进行校核计算。计算结果表明:该超临界螺旋管圈锅炉在20%BMCR深度调峰负荷运行时,系统总压降为0.6037MPa,上炉膛最大出口汽温偏差为29.4℃,最大外壁温度为381.1℃,最大鳍端温度为383.4℃,壁温和鳍片温度均在材料许用温度范围内,保证了20%BMCR深度调峰负荷运行时的水动力安全可靠,且流动稳定性良好。

• 高浓度煤粉预燃式强稳燃低氮燃烧器配风组织优化

  周旭, 张瀚霖, 张锋, 谭厚章, 郑海国, 刘一, 林山虎, 王学斌

  煤粉预燃低氮燃烧技术可兼顾稳定燃烧与NOx排放控制,在燃煤锅炉灵活性调峰稳燃领域的应用潜力巨大。依托5MW燃烧试验平台,研究一种带小型预燃室的高浓度煤粉预燃低氮燃烧器运行性能。通过CFD数值模拟,系统研究了一次风率、内外二次风配风与分离式燃尽风(SOFA)对燃烧器燃烧性能及污染物排放特性的影响。结合5MW燃烧试验平台测试结果对燃烧模型进行验证验证,试验实际温度与数值计算结果的最大偏差为44℃,误差范围±3.3%,证明所选燃烧模型的准确性。研究结果表明:一次风率是影响预燃室环形回流区的关键因素,过低或过高的一次风速会分别对稳燃能力与降氮能力产生影响,在约8.8%的一次风率条件下能够保证有充足的回流量,有利于煤粉着火和排放控制;升高内二次风率能卷吸更多炉膛内高温烟气,有利于煤粉燃尽,但炉膛内部高温氧化性气氛区域增加,会导致污染物排放有所升高,约为43.5%的内二次风率能兼顾稳燃与降氮效果;采取适当比率的SOFA替代外二次风,能使得燃烧区域的含氮化合物更易被还原,从而降低排放,在23%SOFA风率下出现明显的低氮效果,NOx排放为72mg/m3(6%O2),与0%SOFA风率相比减排约67%。

• 660 MW高水分褐煤机组等离子体点火技术应用

  李明, 邹鹏, 李冰冰, 蔡巍, 程中杰, 刘欣

  等离子体点火技术变负载灵活性高,点火启动时间短,有害气体排放低,经济效益好,在煤电机组深度调峰改造中应用广泛,是电站锅炉实现低负荷稳燃的主要措施之一。近年来,中速磨煤机在燃用高水分褐煤机组中的推广为高水分褐煤等离子体无油点火技术的应用提供了便利条件。然而,传统等离子体点火技术多适配于烟煤等优质煤种,对于燃用高水分低热值褐煤存在点火能量不足、需油枪辅助点火、燃油经济性差等问题。为此,开发了偏置浓缩狭缝式进粉多级筒结构等离子体点火煤粉燃烧器,在某入炉原煤全水分35%~40%的660MW褐煤基建机组锅炉上开展变工况等离子体无油点火试验,分析了入炉煤质及机组操作参数对高水分褐煤无油点火特性的影响。基于点火试验结果,提出了等离子体燃烧器改进方案,在基准工况下,对高水分褐煤等离子体燃烧器进行数值模拟,对比讨论了燃烧器改造效果。点火试验结果表明,新型等离子体点火系统可点燃发热量10900~13400kJ/kg的高水分褐煤,并实现机组无燃油启动,点火能力较强;燃烧器对煤质适应范围较小,点火能量过大,燃烧器中心筒与二级筒间隙较小,冷却效果较差,二级筒易超温,造成等离子体燃烧器二级筒结焦烧损;机组稳燃时,燃用胜利褐煤并投运等离子体发生器对锅炉NOx排放基本没有影响。数值模拟结果表明,点火试验所用燃烧器由于一级燃烧筒内煤粉吸收等离子体热量过于集中而提前燃烧,燃烧筒壁面超温,导致内壁结焦;改进后燃烧器一、二级燃烧筒内中心火焰温度显著降低,在三级燃烧筒末端火焰温度趋近一致,燃烧器壁面最高温度为376℃,较改进前降低约74℃;改进方案减少了浓煤粉对一级燃烧筒入口端面的冲刷,提高了一级燃烧筒内煤粉量,优化了点火过程。因此,开发并优化新型等离子体燃烧器可实现宽煤质范围高水分褐煤机组稳定高效点火,为建成国内首座高水分褐煤无油电厂提供技术支撑。

• 基于煤粉预气化强稳燃的快速调峰燃烧器5 MW中试研究

  张瀚霖, 周旭, 舒逸翔, 郑海国, 林山虎, 李杰, 刘舒畅, 闫伟杰, 谭厚章, 王学斌

  煤粉预气化强稳燃技术能够兼顾稳定燃烧与NOx排放控制。基于此,开发了服务于电站锅炉灵活调峰的快速调峰燃烧器,并依托5MW燃烧试验平台进行热态中试试验,对比不同负荷下的运行性能,研究燃烧器的极限稳燃负荷与快速变负荷能力。结果表明:煤粉进入燃烧器所带有的小型预气化室后发生气化反应,转化为高温燃气和炽热碳粒所组成的预热燃料。在低负荷下,预热燃料进入炉膛后将迅速燃烧,形成根部高温区,保证炉膛稳燃。随着负荷升高,预气化室内气化反应更加充分,配合回流烟气形成良好还原性气氛,实现有效降氮。在无辅助手段条件下,满负荷工况NOx排放为159mg/m3(6%O2),飞灰含碳率为3.4%,折算燃烧效率99.71%。在9%超低负荷下,快速调峰燃烧器仍能维持炉膛稳定燃烧,在1h以上长时间连续运行过程中,出口氧量保持稳定。在15%~100%负荷分别用时8和9min完成快速降负荷与升负荷过程,降、升负荷速率分别可达10.63%/min与9.44%/min。变负荷过程中炉内燃烧保持稳定,且温度分布对负荷变化的响应速度较快,验证了该燃烧器在快速调峰过程中的出色性能。

• 烟气再循环对350 MW CFB锅炉深调运行特性影响

  王家兴, 彭建升, 李凡, 贺建平, 杨天亮, 董永胜, 王帅

  为解决超临界CFB锅炉超低负荷时流化安全性及NOx超低排放,引入烟气再循环技术,以某电厂超临界350MWCFB锅炉为研究对象,搭建了循环半干法脱硫后烟气的再循环辅助调峰系统,基于运行实测数据,研究该锅炉在30%~60%负荷率下烟气再循环对平均床温、分离器入口温度、排烟温度、炉膛出口烟气NOx、CO质量浓度、飞灰及底渣可燃物含量、汽水参数等运行参数的影响,试验结果表明:烟气再循环协同下,30%~60%负荷SNCR脱硝后NOx最终排放小于50mg/m3,30%负荷实现锅炉原始NOx超低排放;床温降低15~22℃,炉膛出口烟温提高10~13℃,主再热汽温在558℃以上;随锅炉负荷降低,飞灰及底渣含碳量升高,CO质量浓度未见大幅增加;40%负荷炉膛二次风SNCR脱硝NOx降幅约15mg/m3;负荷上升/下降变化最小速率1.23%Pe;30%负荷及以上保持干态运行,水冷壁壁温最大偏差55℃,屏过及屏再最大壁温差分别55、47℃,均未出现壁温超温。

• 亚临界循环流化床机组近零深度调峰蓄释热计算及实践

  杨凤玲, 张普森, 张圆圆, 赵明, 贾阳杰, 张培华

  随着可再生能源的快速发展,对火电机组深度调峰提出了更高的要求。以亚临界循环流化床锅炉(CFB)焖炉压火方式参与近零深度调峰为基础,建立一套近零深度调峰蓄释热量的计算方法,为后续多次进行近零深度调峰提供指导。基于对亚临界CFB机组在近零深度调峰过程中锅炉各有蓄热能力部分的具体分析,提出了一套针对CFB近零深度调峰过程中蓄释热量的计算方法,并将此方法应用于山西省某300MW亚临界CFB机组的近零深度调峰运行实践。应用计算方法得出,锅炉视在蓄热总量为415.5GJ,其中浇注层、金属壁、床料载体、汽水、烟气视在蓄热量分别为205.6、140.4、32.7、11.1、36.8GJ。汽轮机做有效功的总热耗量为65.2GJ,锅炉本体散热为6.1GJ,数据展示了各蓄热部分随近零深度调峰过程的下降趋势。该计算方法实现了对亚临界循环流化床蓄释热量的量化计算,为后续预测指导近零深度调峰时长,研究锅炉的严密性和传热特性,以及为获得更多蓄热量提升蓄热效率和改善锅炉性能提供了数据支持。

• 基于混合建模方法循环流化床锅炉深度调峰NOx排放预测

  张鹏新, 高明明, 郭炯楠, 于浩洋, 黄中, 周托

  为响应碳达峰,碳中和目标,我国循环流化床锅炉大规模参与深度调峰运行,导致锅炉NOx排放浓度波动范围大,控制效果不佳,难以满足污染物超低排放需求,因此对深度调峰NOx排放浓度进行精准建模预测有重要意义。以即燃碳模型为基础,深度剖析炉内NOx生成和还原机理,建立炉内即燃碳燃烧模型、O2动态平衡模型、CO软测量模型、NOx生成与还原模型,完成SNCR入口NOx浓度机理计算;选取给煤量、床温、烟气温度及含氧量、一二次风量、尿素溶液流量作为NOx排放浓度的输入变量,将SNCR入口NOx浓度计算值作为拓展输入变量,对所有输入变量与NOx排放浓度进行相关性分析和迟延补偿,完成数据集重构;采用长短期记忆神经网络对重构数据集进行训练和预测,并将鲸鱼优化算法用于长短期记忆神经网络的参数优化,建立循环流化床锅炉深度调峰NOx排放浓度机理———数据混合预测模型。仿真验证表明混合预测模型不同工况下预测性能和泛化能力好,能够实现循环流化床锅炉变负荷时NOx排放浓度的实时预测,相较其他预测模型的各项误差性能指标均显著提升,平均绝对误差δMAE达2.14mg/m3,平均相对百分误差δMAPE达5.68%,决定系数R2达0.9021。混合预测模型能精准预测循环流化床锅炉深度调峰下NOx排放浓度,为循环流化床锅炉超低排放智能控制系统的设计提供参考。

• 计及电池寿命的储能系统参与二次调频功率分配策略

  王圣, 延寒, 李健, 张雨萌, 马浩, 韩哲哲, 许传龙

  储能系统辅助火电机组二次调频具有响应速度快、跟踪精度高等优点,但功率分配不当会加速电池寿命衰减,导致运行成本增加,经济效益下降。如何制定合理的储能功率分配策略,在确保调频性能的同时延长电池寿命并提高经济效益,已成为亟待解决的重要问题。首先基于二阶RC等效电路建立储能锂电池的数学模型,采用限定记忆最小二乘递推算法辨识模型参数;随后,在火储联合调频模型的基础上,对基于比例、差额和频率的3种功率分配策略进行了仿真分析;最后,根据江苏某660MW火电机组的实际运行数据,重点分析了不同策略对系统调频性能、电池寿命及经济性的影响。结果表明,比例分配策略的调频效果最差,且会加速电池寿命衰减;差额分配策略在调频性能上表现优异,但对电池寿命的改善有限;频率分配策略能够有效降低电池更换频率,可提高整体经济效益。总体而言,频率分配策略不仅可提高系统的调频能力,还能最大限度延长电池寿命并优化经济效益,在储能系统辅助火电机组二次调频中具有显著的应用优势。

• 350 MW热电联产循环流化床机组负荷响应特性

  王唯铧, 高明明, 王勇权, 张帅柠, 成永强

  近年来热电联产机组在燃煤机组中的比重增加,而火力发电渐渐承担调峰重任,灵活性需求增强,提高热电联产机组的变负荷能力对于深度调峰具有重大意义。热电联产循环流化床(CFB)机组可利用锅炉汽水侧和热网蓄热提高机组快速变负荷能力,因此提出一种超临界热电联产CFB机组汽水侧蓄热和热网蓄热的定量计算方法。以某350MW热电联产CFB机组为例,分析该机组汽水侧工质流程和热网抽汽及循环水分析,结合机组设计参数与历史运行数据,计算不同负荷(35%~90%)工况下锅炉汽水侧蓄热系数Csw和热网蓄热系数Ch,进一步分析机组负荷响应特性及蓄热利用可持续时间。结果表明:随着机组负荷增大,汽水侧蓄热系数Csw增大,且在机组高负荷阶段汽水工质蓄热Csw变化较大,而热网蓄热系数Ch几乎不变;机组蓄热利用可持续时间与机组负荷成正比,与机组变负荷速率成反比;热网蓄热利用可持续时间大于汽水侧蓄热,且热网蓄热能力几乎不随机组负荷变化而变化;在4%/min变负荷速率下,热网蓄热利用可持续时间约285s,而汽水侧蓄热利用可持续时间161.5~249.7s。表明在机组参与深度调峰期间,热网蓄热可提供更稳定的变负荷能力。以上计算结果为超临界热电联产CFB机组深度调峰及快速变负荷运行提供理论指导。

• 超小断面切圆锅炉宽煤种适应性燃烧改造

  刘平, 张文振, 初伟, 周末

  超小断面切圆贫煤锅炉在掺烧烟煤时存在结渣严重、高温腐蚀等问题,为适应当前煤炭市场多元化及锅炉灵活性运行等需求,亟待提升其对复杂煤种掺烧的适应性。以某电厂300MW超小断面四角切圆燃烧锅炉为研究对象,开展煤种适应性燃烧改造研究。首先,利用CFD数值模拟方法评估出锅炉原燃烧系统在掺烧烟煤时存在的燃烧问题,从而针对性地提出燃烧系统改造方案,通过增加燃烧器间距降低燃烧器区域热负荷、减小假想切圆解决火焰刷墙、增加燃尽风率实现深度空气分级等措施,拓展锅炉对煤质的适应能力;进而运用CFD数值模拟方法确定了该燃烧改造方案最佳的性能参数,预测了燃烧改造后锅炉在掺烧67%及100%低灰熔融温度烟煤下的燃烧状态,并通过工程试验验证了该燃烧改造的有效性。结果表明,燃烧改造后该300MW超小断面四角切圆燃烧锅炉燃用煤质可由原掺烧20%烟煤到适应掺烧67%~100%低灰熔融温度烟煤,有效增强了煤种适应性。经第三方考核试验,改造后燃用设计煤工况锅炉效率提高2.25%、NOx排放率降低40%~48%、炉膛未出现明显结渣及高温腐蚀问题。该燃烧改造方案为国内原设计贫煤的切圆燃烧锅炉拓展烟煤适应性提供借鉴。

• 风煤比、水煤比预测电煤比及在燃煤发电机组运行优化中的性能

  高飞, 张强, 甄志广, 王健, 墨庆锋, 周远科, 王志, 杨昊, 靖卓然, 周怀春

  智能发电背景下需深入探讨对燃煤发电机组运行数据深入分析、利用的方法。机组运行经济性通常用发电(供电)煤耗来表征,实质上是燃料量与发电量的比值。提出用电煤比-发电量与燃料量的比值来计算机组运行经济性,形成风煤比、水煤比、电煤比全部以单位燃料量为基准来计量的燃煤机组主要概念体系。与煤耗越低、经济性越好相反,电煤比越高、经济性越好。根据某600MW燃煤发电机组W火焰锅炉实际运行数据计算电煤比、风煤比、水煤比,并用风煤比和水煤比通过二次函数预测(拟合)电煤比的变化,预测效果较好。二次函数的变化规律和机组当前风煤比和水煤比的取值范围,可为机组运行优化调整风煤比、水煤比提供定量依据。炉内三维燃烧在线监测及锅炉闭环优化控制系统的试验结果表明,根据本文方法预测模型得到的风煤比和水煤比改进方向,与优化运行的实际参数的变化一致,试验前后该机组电煤比增加幅度达到2.42%,取得了改进机组运行经济性的实际效果,证明了本文分析方法的实用性。

• 基于抗扰动Smith预估补偿的磨煤机出口风粉温度优化控制

  陈刚, 尹瑞麟, 范常浩, 华山, 孙立

  “双碳”背景下,作为高能耗高排放的火电机组,其燃烧性能直接影响发电效率和碳排放量。锅炉燃烧优化控制对运行优化和灵活调峰是有重要意义。电站锅炉磨煤机的出口风粉温度控制面临大延迟、多干扰问题,对燃煤机组安全稳定运行具有重要影响。基于Smith预估控制器,在补偿回路中增设反馈环节,实现了高效抗干扰,提升磨煤机风粉温度控制性能。通过Taylor级数展开和待定系数法求取模型近似转换参数,获得一阶惯性纯滞后模型,进而设计抗扰动型Smith预估补偿控制器。通过与单回路PID控制试验对比,发现Smith预估补偿控制算法可有效补偿控制对象的纯延迟滞后环节,单位阶跃响应超调量降低36.5%,调节时间缩短65.8%。相比经典Smith预估补偿控制算法,抗扰动Smith预估补偿控制算法可提高控制算法的抗扰动性能,并显著改善控制对象的动态特性,单位阶跃响应超调量减小44.7%,调节时间缩短15.7%。同时,实现了扰动最大偏差和收敛时间的降低。最后,在某660MW超临界一次再热燃煤机组上应用该方法,实现了磨煤机出口风粉温度实际值对设定值的平稳跟踪,进一步验证了该方法的有效性。

• 高温受热面壁温智能调节系统开发及应用

  刘一, 张秀昌, 陈虹, 张中财, 冉燊铭, 周旭

  大容量、高参数的对冲燃烧煤粉锅炉常因高温受热面壁温分布不均影响运行安全性和经济性。针对该问题,通常需开展制粉系统或燃尽风的优化调整,但由于壁温分布可能随锅炉运行工况变化,单次优化调整结论无法适应所有工况。基于壁温调节原理设计了燃尽风智能调节策略,优化了燃尽风装置的进风结构并配备电动执行器,开发了一套高温受热面壁温智能调节系统,旨在实现燃尽风优化调整的自动化和智能化。在某1000MW机组开展了高温受热面壁温智能调节系统的实炉测试,对比了不同负荷下未投用和投用该系统后高温过热器出口的壁温分布及高温过热器、屏式过热器出口汽温与最高壁温的偏差随时间的变化趋势,统计了不同负荷段未投用和投用该系统后高温过热器、屏式过热器出口汽温与最高壁温的平均偏差。结果表明,不同负荷下,高温受热面壁温智能调节系统均可根据受热面实时壁温分布,自动调整各燃尽风的开度和摆角,使受热面沿炉宽方向壁温分布趋于平均。不同负荷下,高温受热面壁温智能调节系统均可显著降低壁温偏差,屏过出口壁温偏差由50℃降至20~30℃,高过出口壁温偏差由20℃降至12℃。投用高温受热面壁温智能调节系统可显著降低因负荷变化而增大的壁温偏差。高温受热面壁温智能调节系统可在调平壁温的同时调平氧量。

• 赤泥掺杂提高CaO 对SO2和NO 吸附性能的机理

  陈岩明, 李嘉璐, 杨美玲, 王翠苹

  赤泥中富含的氧化铁具有催化作用,掺杂一定比例赤泥可用于改性Ca基脱硫脱硝吸附剂。为探究赤泥掺杂对钙基吸附剂脱硫和脱硝性能提升的影响机理,采用挤压成型法制备了不同掺杂比例的赤泥/CaO吸附剂,利用固定床反应器系统,模拟实际烟气环境,开展了吸附性能试验研究和DFT模拟研究。基于密度泛函理论,构建了CaO(001)表面模型和Fe-CaO(001)表面模型,并通过对微观原子层面的计算和分析,揭示了赤泥掺杂对CaO吸附SO2和NO性能的影响。试验结果表明,当赤泥添加量为5%时,赤泥/CaO吸附剂显著延长了对SO2的高效吸附时间,并显著提升了对NO的吸附效率,由62.5%提高至84.0%,证实了赤泥掺杂对提高吸附剂性能的有效性。模拟计算结果表明,赤泥掺杂将SO2和NO的吸附能分别由-1.181、-0.601eV降至-2.247、-0.977eV。此外,掺杂赤泥后,Fe原子、O原子和S原子(或N原子)之间的相互作用产生了高态密度的3个原子电子轨道共振峰,这表明赤泥掺杂增强了CaO结构的稳定性,并加强了Fe原子与O原子之间的相互作用,从而提高了O原子的活性。因此,赤泥掺杂提高了CaO对于SO2和NO的化学吸附性能。

• 模拟生活干垃圾循环流化床气化试验

  何守琪, 刘志成, 王小芳, 蔡军

  为给工业化循环流化床垃圾气化技术研发提供基础数据,在中试规模循环流化床气化试验台,研究过量空气系数和系统富氧体积分数对模拟生活干垃圾(简称“干垃圾”)气化特性影响。试验用干垃圾为单组分垃圾料配置而成的压块料,组成包括纸张、织物、木屑、灰渣和水,分别按质量分数60%、10%、10%、10%及10%配比,并通过用干垃圾压块料和工业锅炉底渣交错加料的方式解决了中试试验中压块料进料不畅的问题。通过试验发现干垃圾空气气化条件,过量空气系数由0.31提至0.50,气化温度会由850℃提至950℃,生成的煤气热值3976~2590kJ/m3,煤气中CO产率增加,H2产率先增加后减少,CH4产率减少,煤气产气率2.28~3.08m3/kg,冷煤气效率42.97%~51.01%,碳转化率83.11%~92.45%;;在900℃条件系统富氧体积分数由30%升高至50%时,水煤气反应得到强化,煤气有效组分(CO+H2+CH4)产率和煤气热值均得到提高,煤气热值5274~7294kJ/m3,煤气产气率1.37~1.93m3/kg,碳转化率83.32%~81.11%,冷煤气效率55.39%~53.77%;模拟生活干垃圾在中试规模循环流化床气化炉内实现稳定空气气化和富氧-水蒸汽气化运行,炉膛底部温度低,炉膛底部至顶部高度范围内温度分布较为均匀,装置稳定连续运行108h,温差在19.7℃以内,中试规模循环流化床内部物料循环稳定。