| 一種既能保證生物質(zhì)燃燒機(jī)穩(wěn)燃又能緩解爐膛結(jié)渣的方法 |
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鄭州達(dá)冠節(jié)能環(huán)保設(shè)備有限公司
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一種既能保證生物質(zhì)燃燒機(jī)穩(wěn)燃又能緩解爐膛結(jié)渣的方法 搞要：為使電站燃煤鍋爐同時(shí)達(dá)到穩(wěn)燃和防結(jié)渣的目的，開發(fā)了一種新型生物質(zhì)燃燒機(jī)該燃燒器的特點(diǎn)是在噴口前利用撞擊塊進(jìn)行煤粉濃淡分離，使其濃側(cè)在向火側(cè)，淡側(cè)在背火側(cè)，同時(shí)在噴口兩側(cè)加有與中間一次風(fēng)具有一定夾角的側(cè)邊風(fēng)。該文運(yùn)用數(shù)值計(jì)算的方法，模擬了該燃燒器在不同負(fù)荷下調(diào)節(jié)側(cè)邊風(fēng)時(shí)氣固兩相流動(dòng)的變化，結(jié)果表明：在高負(fù)荷狀態(tài)下，投入側(cè)邊風(fēng)可起到較好的防結(jié)渣作用；在低負(fù)荷狀態(tài)下，關(guān)小或不投側(cè)邊風(fēng)濃淡生物質(zhì)燃燒機(jī)可起到較好的穩(wěn)燃作用。因此該燃燒器具有很好的穩(wěn)燃與緩解爐膛結(jié)渣的效舄對(duì)開發(fā)應(yīng)用新型穩(wěn)燃器具有一定的指導(dǎo)意義。 1 引言 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，用電峰谷差越來(lái)越大，迫切需要大容量的發(fā)電機(jī)組參與調(diào)峰使得燃煤鍋爐穩(wěn)燃問(wèn)題變得十分突出。同時(shí)，由于我國(guó)電廠鍋爐燃用煤質(zhì)多變，且大多數(shù)動(dòng)力用煤屬于結(jié)渣煤種，因此要求電廠鍋爐具有良好的煤種適應(yīng)性和防結(jié)渣能力。但是，能夠同時(shí)滿足上述要求的燃燒技術(shù)尚不多見。本文月數(shù)值模擬方法對(duì)一種新型生物質(zhì)燃燒機(jī)在不同負(fù)荷下調(diào)節(jié)側(cè)邊風(fēng)時(shí)，其氣固兩相流動(dòng)特性的變化進(jìn)行了分析，并闡述其在不同負(fù)荷下穩(wěn)燃和緩解爐膛結(jié)渣的機(jī)理。 2 新型生物質(zhì)燃燒機(jī)簡(jiǎn)介 根據(jù)煤粉燃燒的理論和試驗(yàn)表明，對(duì)于每一種煤來(lái)說(shuō)其著火溫度與煤粉濃度的關(guān)系如圖1所示。從圖1可見，不同煤種的最佳的煤粉濃度是不同的，在此濃度下，其著火溫度為最低；同時(shí)，在滿負(fù)荷運(yùn)行和低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)對(duì)煤粉的濃度要求也是不同的。例如，在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐溫較高，許多煤無(wú)須濃縮就可穩(wěn)定燃燒；但低負(fù)荷就要求煤粉濃縮。圖2為新型生物質(zhì)燃燒機(jī)示意圖，該燃燒器采用煤粉水平濃淡分離技術(shù)，它在靠近燃燒器噴口背火側(cè)的煤粉管道的某一位置安裝了可旋轉(zhuǎn)撞擊塊，一次風(fēng)粉氣流流過(guò)撞擊塊時(shí)，由于慣性作用進(jìn)行濃淡分離濃煤粉氣流進(jìn)入向火側(cè)，淡煤粉氣流進(jìn)入背火側(cè)，調(diào)整撞擊塊角度a可有效地調(diào)整濃淡分離效果，并通過(guò)隔板將濃淡分離氣流輸送到燃燒器噴口。燃燒器噴口內(nèi)有一小型鈍體，該鈍體將這兩股氣流進(jìn)一步分開，并產(chǎn)生中心回流區(qū)。燃燒器噴口水平兩側(cè)有側(cè)邊風(fēng)，該側(cè)邊風(fēng)風(fēng)速呈向中間夾擊狀，在不同工況可通過(guò)調(diào)整側(cè)邊風(fēng)風(fēng)速進(jìn)行燃燒調(diào)整。在低負(fù)荷下，該燃燒器通過(guò)以下措施確保穩(wěn)燃：①通過(guò)調(diào)整撞擊塊角度可進(jìn)一步進(jìn)行煤粉濃淡分離，提高濃側(cè)煤粉濃度；②采用水平煤粉濃淡分離技術(shù)，利用濃煤粉著火溫度低，而向火側(cè)爐內(nèi)來(lái)流煙氣溫度高的特點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)燃；③在燃燒器噴口裝一小型V型鈍體，在鈍體后產(chǎn)生高溫?zé)煔饣亓骼没亓鳠煔饧訜嵋淮物L(fēng)粉；④一次風(fēng)粉在通過(guò)鈍體后由于慣性作用，在靠近回流區(qū)邊緣產(chǎn)生煤粉聚集，可進(jìn)一步提高煤粉濃度，降低著火熱。⑤減小或關(guān)閉側(cè)邊風(fēng)，以減小側(cè)邊風(fēng)對(duì)一次風(fēng)粉與爐內(nèi)高溫?zé)煔獾母綦x和一次風(fēng)粉稀釋作用。當(dāng)負(fù)荷升高日寸，若不相應(yīng)地進(jìn)行燃燒調(diào)整，由于燃燒器單噴口噴入的煤粉量增加，煤粉濃度自然提高；同時(shí)由于高負(fù)荷下爐溫升氙燃燒器噴口鈍體回流區(qū)回流煙氣的溫度也相應(yīng)提高，很可能出現(xiàn)噴口燃燒“過(guò)好”而將噴口燒毀或噴口結(jié)渣現(xiàn)象。因此，負(fù)荷升商時(shí)，在保證穩(wěn)燃的前提下，新型煤粉燃燒器將通過(guò)以下措施進(jìn)行燃燒調(diào)整：①首先投入或加大側(cè)邊風(fēng)風(fēng)速，由于該側(cè)邊風(fēng)對(duì)一次風(fēng)呈‘‘夾擊”狀，可通過(guò)其對(duì)爐內(nèi)高溫?zé)煔獾母綦x和一次風(fēng)粉稀釋作用，減小上游煙氣的引燃作用和提高著火熱。②若調(diào)整側(cè)邊風(fēng)后噴口溫度仍然很高，可減小撞擊塊角度，甚至可以將撞擊塊角度調(diào)整為零以減弱或消除濃淡分離效果，以提高著火溫度。為了解這種燃燒器的氣固兩相流動(dòng)狀況，我們對(duì)這種燃燒器進(jìn)行了冷模試驗(yàn)和數(shù)值模擬試驗(yàn)研究。冷模試驗(yàn)表明對(duì)這種燃燒器空氣動(dòng)力特性影響較大的因素為：①撞擊塊角度的影響；②側(cè)邊風(fēng)的影響。 本文將主要闡述通過(guò)調(diào)整側(cè)邊風(fēng)變化時(shí)該燃燒器穩(wěn)燃和緩解爐膛結(jié)渣的機(jī)理。本文選擇試驗(yàn)室內(nèi)的運(yùn)行工況，即一次風(fēng)為22 m/s,撞擊塊角度為30。。數(shù)值模擬側(cè)邊風(fēng)風(fēng)速為35 m/s和0 m/s時(shí)氣固兩相流動(dòng)狀態(tài)的變化。 3 物理和數(shù)學(xué)模型 4計(jì)算結(jié)果和討論 由于50 lj-m的顆粒在煤粉燃燒中占的比例較大，所以本文中對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)的模擬均采用該粒徑。圖3和圖4為模擬低負(fù)荷穩(wěn)燃狀態(tài)下，關(guān)閉側(cè)邊風(fēng)時(shí)的氣體流動(dòng)狀態(tài)和顆粒流動(dòng)情況。圖4中黑色圓點(diǎn)為50 t/m的煤粉顆粒，曲線為流線，所標(biāo)數(shù)值為流線數(shù)值的大小。由圖可見，一次風(fēng)粉在通過(guò)撞擊塊時(shí)，由于撞擊塊的濃淡分離作用，濃煤粉將進(jìn)入向火側(cè)，淡煤粉進(jìn)入背火側(cè)，并通過(guò)分離隔板輸送到燃燒器噴口，由于噴口出口處鈍體的作用，使噴口處存在一高溫回流區(qū)。濃側(cè)煤粉進(jìn)入爐膛后，由于慣性較大，向火側(cè)煤粉進(jìn)一步集中，形成煤粉在外、空氣在內(nèi)的穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)（見圖4），著火溫度將再次低，在上游鄰角高溫?zé)煔獾臎_擊下，較易著火燃燒，加上中間回流煙氣的加熱，可進(jìn)一步確保穩(wěn)燃。 當(dāng)負(fù)荷升高時(shí)，為防止燃燒器噴口特別是燃燒器背火側(cè)發(fā)生結(jié)渣，可投入側(cè)邊風(fēng)（如圖5、圖6），通過(guò)側(cè)邊風(fēng)的稀釋作用提高著火熱，特別是背火側(cè)的側(cè)邊風(fēng)還有利于提高壁面處的氧濃度，使壁面處于氧化性氣氛提高防結(jié)渣能力。另外，投入側(cè)邊風(fēng)后，還有利于燃燒器出口氣流剛性的增強(qiáng)。圖6為高負(fù)荷防結(jié)渣原理圖，由圖可見，在投入側(cè)邊風(fēng)后，煤粉顆粒在燃燒器出口處于兩側(cè)側(cè)邊風(fēng)的夾擊之下，與爐內(nèi)高溫?zé)煔飧綦x，側(cè)邊風(fēng)的稀釋作用提高了一次風(fēng)粉的著火溫度，有利于防止結(jié)渣。若投入側(cè)邊風(fēng)后噴口溫度仍然很高，可減小撞擊塊角度，為濃淡側(cè)煤粉濃度比隨撞擊塊角度變化曲線圖，由圖可見，減小撞擊塊角度可迅速減小濃淡分離效果，降低濃側(cè)煤粉濃度，提高著火溫度，防止噴口燒壞。從數(shù)值模擬結(jié)果和試驗(yàn)對(duì)比可見，二者吻合的很好。 4結(jié)束語(yǔ) 新型生物質(zhì)燃燒機(jī)是在水平濃淡撞擊式可調(diào)煤粉燃燒器的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)的，本文對(duì)該燃燒器低負(fù)荷穩(wěn)燃、高負(fù)荷緩解爐膛結(jié)渣的原理進(jìn)行了分析，對(duì)電廠鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有一定的指導(dǎo)意義。
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