6MW燃烧试验台建设方案

1. 项目背景与意义

1.1 项目背景

1.1.1 燃煤发电技术需求

• 燃煤发电领域需要重点发展和产业化推广的关键技术包括：大容量高参数燃煤发电技术、大型循环流化床发电技术、整体煤气化联合循环发电技术、碳捕捉与封存技术、富氧燃烧技术、特殊燃料耦合燃烧技术、火电高效环保技术以及煤电高效灵活性技术。
• 这些技术的发展对于实现国家能源节能减排的战略目标至关重要。

1.1.2 国内外试验台概况

• 国内已有的MW级锅炉燃烧试验台包括西安交大试验台、浙江大学试验台、东方锅炉厂试验台、上海锅炉厂试验台、哈尔滨锅炉厂试验台、西安热工研究院实验台等。
• 这些试验台在燃烧方式、烟气处理、炉膛截面尺寸和主要试验内容等方面各具特点，但功能和规模参差不齐。

1.2 项目意义

1.2.1 科研实力体现

• 大型试验研究平台是煤电大型企业或科研院所科研实力的重要体现。
• 它为新型关键技术和新产品的研发提供了重要研究手段。

1.2.2 技术创新推动

• 拟新建的MW级锅炉燃烧试验台将有助于推动技术创新，满足燃煤发电领域的技术研发需求。
• 该试验台将成为国内领先、国际先进的中试规模燃烧试验平台，为煤电技术发展提供强有力的支持。

2. 锅炉燃烧试验台基本信息

2.1 平台定位与功能

2.1.1 定位

• 拟新建的MW级燃烧试验台定位于半工业化、功能齐全、通用性强、模块化设计的大型试验平台。

2.1.2 功能

• 拟设计具备多种燃烧试验模块，包括前后墙对冲燃烧方式、四角切圆燃烧方式、“W”型火焰燃烧方式等。
• 主要试验功能包括煤和燃气燃烧机理研究、电站锅炉清洁安全燃烧技术研究、特殊煤种和气体燃烧器开发试验、积灰沾污对传热的影响研究等。

2.2 先进性

2.2.1 针对性

• 试验平台具有针对性强、功能性突出、模块化设计的特点。

2.2.2 热负荷参数

• 热负荷参数拟定6MW，先进合理，兼顾实用性强。

2.2.3 燃烧方式与功能

• 拟新建的MW级锅炉燃烧试验平台在燃烧方式、热负荷参数和功能方面更完备和先进。

2.2.4 仪器仪表与研究功能

• 试验方法和手段、控制及检测仪器仪表更先进，研究功能更加强大。

3. 锅炉燃烧试验台建设方案

3.1 拟建平台

3.1.1 平台名称与状态

• 拟搭建的6 MW燃烧试验台和高温综合热分析、20 kW高碱煤燃烧积灰结渣机理研究实验台等。

3.1.2 建设地点与占地面积

• 6 MW燃烧试验台拟建在国家能源集团某电厂，占地面积200 m2。

3.1.3 经费预算

• 预计总经费为2500万元。

3.1.4 主要设备

• 主要设备包括燃烧试验台本体、制粉系统、输粉系统、冷却系统、水冷壁模拟系统、过热器模拟系统、引风机、一次/二次送风机、测量仪表、控制系统、碱金属在线监测系统、火焰在线监测装置、温度场在线监测装置、灰渣沾污在线监测系统、颗粒物在线监测仪、烟气在线监测系统、汞在线监测装置、电气系统、驱动装置、汽水循环系统等。

3.2 6MW锅炉燃烧试验台炉本体方案设计

3.2.1 炉本体结构

• 锅炉采用Π型布置，分为炉本体和尾部烟道两部分。
• 整个锅炉采用分段模块拼接结构，包括冷灰斗模块、主燃烧区模块、燃尽区模块、连接模块、水冷套模块、支撑模块、水冷壁/过热器模拟模块等。

3.2.2 燃烧器布置

• 主燃区模块由上至下独立配置三种不同燃烧器，包括切圆燃烧、W火焰燃烧、对冲燃烧等。
• 燃尽区模块由上至下独立配置两组不同的燃尽风喷口，以配合不同形式的燃烧。

3.3 锅炉燃烧试验台工艺流程系统方案

3.3.1 制粉系统

• 考虑配备试验系统专用的小型制粉系统，以便能够灵活调整试验系统燃料、研究灵活性调峰过程中制粉、燃烧、传热过程的耦合关系。

3.3.2 烟气处理系统

• 燃烧烟气从空预器出口接入电厂的SCR系统，完成后续的脱硝、脱硫、除尘等环保相关过程。

3.3.3 汽水系统

• 从电厂合适的位置引入汽水进入燃烧试验台的水冷壁模拟受热面和过热器模拟受热面，考虑进入燃烧试验系统的工质参数要可调可控。

3.3.4 辅助系统

• 包括燃料供应及制粉系统、送引风系统、汽水系统、烟气处理系统、除灰除渣系统、自动控制系统、测量监测系统等。

4. 锅炉燃烧试验台建设进度规划

4.1 时间节点

• 从2023年8月至2025年3月，包括建设可行性方案撰写、初步设计、施工图设计、设备采购、安装、调试、试运行和项目验收等阶段。

5. 锅炉燃烧试验台拟支撑研究方向规划

5.1 新疆高碱煤安全燃用

• 研究新疆高碱煤的燃烧特性，明确其成灰沾污反应机理，为安全燃用提供技术支持。

5.2 灵活快速深度调峰

• 研究灵活调峰燃烧组织优化技术、深度调峰关键技术、灵活快速深度调峰技术示范等，以提高煤电系统的灵活性和调峰能力。

5.3 煤电耦合生物质发电

• 研究煤电与生物质燃烧耦合技术、煤电与污泥燃烧/气化耦合技术、煤电与多元生物质耦合利用关键技术等，推动煤电与生物质发电的耦合利用。

5.4 火电耦合低碳/零碳燃料发电

• 研究燃煤耦合氨氢燃料NOx控制技术、煤电耦合氨燃料发电、煤电耦合氢燃料发电、天然气与绿氨燃烧耦合发电、煤与氨/氢燃料耦合发电中试试验等，推动火电与低碳/零碳燃料的耦合发电。

5.5 多煤种混燃降碳

• 研究多煤种掺混交互机理、燃煤耦合多元煤基固废掺混、多元煤基燃料中试试验研究、多煤种掺混污染物排放控制关键技术等，推动多煤种混燃降碳技术的发展。