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國內(nèi)首臺600兆瓦超臨界新型褐煤鍋爐技術(shù)的試驗研究
10月19日記者從黑龍江電力公司有關(guān)部門獲悉,由黑龍江省電科院歷時半年,主持完成了《國內(nèi)首臺600兆瓦超臨界新型褐煤鍋爐技術(shù)的試驗研究》重大技術(shù)攻關(guān)科研項目。中國是世界上最大的煤炭消費國,隨著國內(nèi)優(yōu)質(zhì)動力煤可開采量的快速減少,充分利用儲量相對豐富的褐煤當前最現(xiàn)實迫切的問題。褐煤是一種易燃的化石燃料,我國褐煤資源豐富,據(jù)統(tǒng)計,現(xiàn)已探明褐煤保有儲量1300億噸,占全國煤炭儲量的13%左右。在已探明的褐煤保有儲量中,以內(nèi)蒙古東部地區(qū)最多,約占全國褐煤保有儲量的75%。褐煤的燃燒是世界性的難題,相對于優(yōu)質(zhì)煙煤,褐煤具有水分大、揮發(fā)分高、孔隙度大、熱值低、易結(jié)焦、化學反應強烈、熱穩(wěn)定性差、灰熔點低等特點。在工程實踐中,褐煤的燃燒以及褐煤鍋爐的設(shè)計與運行具有一定的特殊性。兼顧褐煤的著火、穩(wěn)燃、燃盡、低污染物排放、避免結(jié)焦等性能是褐煤鍋爐設(shè)計成功與否的關(guān)鍵。在此背景下,超臨界褐煤鍋爐具有廣闊的市場前景,而超臨界新型褐煤鍋爐技術(shù)的試驗研究項目成為其中的關(guān)鍵。
在黑龍江電力公司的支持下,省電科院合理組織現(xiàn)場測試工作,搭建了由1臺EIC數(shù)據(jù)采集儀、500多延長米專用雙絞屏蔽電纜以及17塊數(shù)據(jù)采集板構(gòu)成的S-net網(wǎng)絡測試系統(tǒng)。同時運用現(xiàn)代計算機數(shù)值模擬技術(shù),從建立準確的數(shù)學模型出發(fā),對實際問題進行數(shù)值求解。數(shù)值計算采用的是 k-ε模型、拉格朗日坐標下的顆粒隨機軌道模型、輻射換熱模型以及煤粉燃燒模型,取各燃燒器噴口、二次風噴口和燃盡風噴口的速度作為入口邊界條件,假定出口的流動為充分發(fā)展,所有變量在流動方向的梯度為零,壁面采用無滑移的邊界條件。
通過現(xiàn)場試驗,對一系列參數(shù)進行測試、分析與優(yōu)化,共對30余個試驗工況進行了調(diào)整、測試。通過多次的探索、試驗,對該爐目前存在的問題進行了深入的討論分析,取得了大量寶貴的實驗數(shù)據(jù),同時對測試結(jié)果進行不確定度分析,提出了制粉系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整措施,并根據(jù)試驗測試結(jié)果以及Fluent數(shù)值模擬結(jié)果提出了超臨界褐煤鍋爐改進建議。
在該項目技術(shù)攻關(guān)過程中,省電科院專業(yè)人員深入了解了該型號鍋爐的性能并對該爐在運行過程中出現(xiàn)的問題進行了深度分析、提出改進措施。從試驗平臺的搭建、試驗測試手段,到課題結(jié)論與建議都得到了各方的高度評價,該項目研究成果目前已得到國內(nèi)某大型國企的高度關(guān)注。