| 幾種生物質(zhì)燃燒機的功能及其局限性研究 |
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幾種生物質(zhì)燃燒機的功能及其局限性研究 我國開發(fā)的新型生物質(zhì)燃燒機種類繁多，這些新型生物質(zhì)燃燒機大多用于燃煤鍋爐的生物質(zhì)燃燒機改造。從生物質(zhì)燃燒機的穩(wěn)燃原理、燃燒產(chǎn)物的停留時間、火焰溫度水平、NO。排放等方面分析了幾種生物質(zhì)燃燒機的功能及其局限性。對于燃燒穩(wěn)定性差的鍋爐，通過生物質(zhì)燃燒機改造來提高鍋爐穩(wěn)燃性能是完全可行的；對于降低飛灰可燃物和NO。排放而言，通過設(shè)備改造（鍋爐與生物質(zhì)燃燒機）往往難以獲得有效結(jié)果，對此，可行的途徑是從燃煤入手，或者大幅度地降低煤粉細度，或者采用緊湊型燃盡鳳(CFOA)和遠離型燃盡風(fēng)(SOFA)等全爐膛分級燃燒技術(shù)。 1 烘燒器種類與穩(wěn)燃性能 找國開發(fā)的新型生物質(zhì)燃燒機種類繁多，其中以用于切圓燃燒鍋爐的直流生物質(zhì)燃燒機居多。根據(jù)穩(wěn)燃原理，可以將這些直流生物質(zhì)燃燒機分為以下3種：(1)提高煤粉氣流中部分氣流的煤粉濃度并降低其著火熱，以此來減小著火前所需吸收的熱量，從而縮短著火距離；(2)增強煤粉射流的卷吸能力，以此來提高煤粉氣流的加熱速率，進而縮短著火距離；(3)降低部分煤粉氣流的出口速度，以增強其對火焰?zhèn)鞑崃康奈，提高煤粉氣流加熱速率，進而縮短著火距離。 第1種類型的生物質(zhì)燃燒機以濃淡生物質(zhì)燃燒機為代表。該類生物質(zhì)燃燒機將原生物質(zhì)燃燒機的直流噴口在水平方向上分隔為濃淡2個通道淡相在生物質(zhì)燃燒機背火側(cè)，濃相在生物質(zhì)燃燒機向火側(cè)。從爐內(nèi)火焰溫度分布看，生物質(zhì)燃燒機向火側(cè)火焰溫度商背火側(cè)溫度低；從流場分布看，向火側(cè)具有很好的補氣條件，可以卷吸到相對多的高溫?zé)煔狻Ｒ虼嗽擃惿镔|(zhì)燃燒機在降低濃相煤粉氣流著火前所需熱量的同時，很好地利用了切圓燃燒鍋爐生物質(zhì)燃燒機向火側(cè)的有利加熱條件，從而使生物質(zhì)燃燒機的穩(wěn)燃性能得以提高。 第2種類型的生物質(zhì)燃燒機以鈍體生物質(zhì)燃燒機為代表。該類生物質(zhì)燃燒機通過放置在原生物質(zhì)燃燒機直流噴口中心位置上的鈍體將其分隔為2個通道，當煤粉氣流射入爐內(nèi)后，由于其中心鈍體的作用，可以卷吸更多的高溫?zé)煔，從而提高了煤粉氣流的加熱速率，使煤粉氣流的加熱過程得到強化，使生物質(zhì)燃燒機的穩(wěn)燃性能得縱提高。 第3種類型的生物質(zhì)燃燒機是目前新開發(fā)的高低流速燃燒器。該類生物質(zhì)燃燒機通過放置在原生物質(zhì)燃燒機直流噴口水平方向上的特殊隔板將原生物質(zhì)燃燒機分隔為高低流速2個通道低流速通道在生物質(zhì)燃燒機向火側(cè)，高流速通道在生物質(zhì)燃燒機背火側(cè)。這類生物質(zhì)燃燒機與濃淡生物質(zhì)燃燒機的本質(zhì)區(qū)別在于：濃淡生物質(zhì)燃燒機是縮短煤粉氣流的加熱過程，而高低流速生物質(zhì)燃燒機是提高低流速股煤粉氣流的加熱速率，從而使該股煤粉氣流先著火。同時，該生物質(zhì)燃燒機有意弱化背火側(cè)高流速的加熱條件使其在低流速股煤粉氣流著火之后再著火，形成兩股氣流的分步燃燒。 綜上所述，上述3種類型的生物質(zhì)燃燒機分別利用了不同類型的穩(wěn)燃原理來縮短煤粉氣流的加熱過程，從而使煤粉氣流適時著火，使生物質(zhì)燃燒機的穩(wěn)燃性能得到提高。 2生物質(zhì)燃燒機種類與燃盡性能 2.1 著火提前與停留時間 煤粉氣流的燃盡主要取決于鍋爐結(jié)構(gòu)參數(shù)和燃煤特性，爐膛是提供燃燒空間的主體，決定著煤粉火焰在爐內(nèi)的停留時間，而燃燒特性則決定著煤粉顆粒燃盡所需要的時間。由于煤粉顆粒直徑不同，要保證煤粉顆粒群有一定的燃盡度，煤粉火焰在爐內(nèi)的停留時間必須大于90%以上煤粉顆粒群燃盡所需要的時間，這樣才可保證鍋爐的飛灰可燃物含量低于5%。 生物質(zhì)燃燒機穩(wěn)燃性能的提蒜主要體現(xiàn)在煤粉氣流著火距離的變仳上，煤粉氣流著火距離通常在300 mm以下，折算為時間變化通常不超過0. 03 s，而煤粉燃燒產(chǎn)物在爐內(nèi)的停留時間一般都超過3s。因此由于煤粉氣流著火提前僅相當于使其燃燒產(chǎn)物在爐內(nèi)的停留時間增加了不足1%，理論上，這一變化對燃盡有利，但在實際中幾乎不起任何作用。 例如，某電廠1期300 MW機組2臺鍋爐投運后，鍋爐飛灰可燃物含量比較高。為此在2期2臺鍋爐設(shè)計時，將其爐膛高度均增加了3 000 mm，這相當于燃燒產(chǎn)物在爐內(nèi)的停留時間增加了10%以上。但是，投運后這2臺鍋爐的飛灰可燃物含量并未減少而是與1期的2臺鍋爐持平。由此可見，在現(xiàn)有鍋爐的爐膛高度條件下，增加10%的停留時間對煤粉顆粒的燃盡影響是微乎其微的。這是因為無論是高揮發(fā)分煙煤還是難燃的低揮發(fā)分爆當其燃盡度超過90%以后燃燒速度非常緩慢，其燃盡度幾乎不會隨時間的增加而有所變化。對絕大多數(shù)鍋爐而言其煤粉燃燒產(chǎn)物在爐內(nèi)的停留時間都足以保證煤粉顆粒群的燃盡度達到90%以上。因此，微量增加煤粉燃燒產(chǎn)物在爐內(nèi)的停留時間幾乎對煤粉顆粒燃盡不產(chǎn)生作用。 2.2火焰溫度水平與燃盡性能 新型生物質(zhì)燃燒機僅使煤粉氣流的著火過程提u,但對其著火后的燃盡過程影響非常小，因此．從煤粉氣流燃燒行程來看，其行程的火焰溫度水平并不能得到提高。此外，全部煤粉氣流提前著火，在理論上使火焰中心下移，生物質(zhì)燃燒機區(qū)域溫度稍有提高，但其程度甚微，在實際爐內(nèi)反映不出來。從熱量平衡的觀點看，在煤粉氣流燃燒放熱總量未增加以及爐內(nèi)吸熱條件不變的情況下，火焰溫度水平不可能提高，即使在生物質(zhì)燃燒機區(qū)域火焰溫度水平略有提高（因為著火有所提前），水冷壁的吸熱量將隨之增加，進而又使火焰溫度水平降低。 實際上，采用新型生物質(zhì)燃燒機后，由于著火提前，從燃燒器看火孔測量到的火焰溫度增加比較明顯，一般都在30～50 0C之間，甚至更高，而從爐膛中央看火孔測量的生物質(zhì)燃燒機區(qū)域及其上部的火焰溫度水平則不變這表明生物質(zhì)燃燒機區(qū)域及爐膛的火焰溫度水平并未有實質(zhì)性的提高。如果將爐內(nèi)按照網(wǎng)格法測量，爐膛火焰溫度水平的變化將在5℃以內(nèi)。由此可見，由于穩(wěn)燃帶來技術(shù)經(jīng)濟綜述的爐膛火焰溫度水平變化微乎其僦其程度不足以影響飛灰可燃物含量的變化。 例如，某電廠360 MW機組貧煤鍋爐為了提高穩(wěn)燃性能，在爐內(nèi)敷設(shè)了90 ffl2的衛(wèi)燃帶按照爐內(nèi)傳熱計算結(jié)果，爐內(nèi)火焰溫度將增加30℃左右，飛灰可燃物將降低1%左右，但實際結(jié)果并非如此。 2.3穩(wěn)燃原理與燃盡性能 第1種類型的濃淡生物質(zhì)燃燒機按其原理及結(jié)構(gòu)可知，煤粉氣流的燃燒過程違反了煤粉顆粒與空氣充分均勻混合的燃盡原理，很顯然，濃淡生物質(zhì)燃燒機實際上對煤粉氣流的燃盡是不利的，因此，不可能使煤粉顆粒的燃盡程度提高。 第2種類型的鈍體生物質(zhì)燃燒機由于中心回流的影響，使其剛性降低，從而會影響煤粉氣流和二次風(fēng)的后期混合，因此也會影響煤粉氣流的燃盡。 第3種類型的高低流速生物質(zhì)燃燒機對煤粉氣流的燃盡雖然無負面影響，但也不可能提高煤粉氣流的燃盡率。 需要強調(diào)的是，前兩類生物質(zhì)燃燒機雖然在理論上對煤粉氣流燃盡有影響，但實際尚不足影響到鍋爐的飛灰可燃物含量變化。 3 No，排放性能 第1種類型的濃淡生物質(zhì)燃燒機，通常被看作低NO。燃燒器，這是因為濃相煤粉氣流初期燃燒的過量空氣系數(shù)有所降低，在理論上可降低該部分煤粉氣流的燃料型NO。生成量。另一方面，隨淡相煤粉氣流的過量空氣系數(shù)增加，該股媒粉氣流的NO。生成量將增加，且濃相側(cè)的過量空氣系數(shù)降低程度越大，淡相側(cè)的過量空氣系數(shù)則增加越大。此外，與均相燃燒方式相比，濃相的火焰溫度在燃燒初期有所增加，反而促進了燃料型NOx的生成。因此，很難從理論分析上得知其燃燒初期生成的NO。是增加還是降低，其程度則更難確定。實際上，僅采用該類生物質(zhì)燃燒機時，鍋爐仍然具有較高的NO。排放量。 第2種類型的鈍體生物質(zhì)燃燒機主要功能是穩(wěn)燃，不具備降低NO。生成的機理。 第3種類型的高低流速生物質(zhì)燃燒機通過分散火焰的方式降低其初期燃燒的火焰溫度，在理論上具有降低NO。排放的功能，實際應(yīng)用效果尚不清楚。 可見，新型生物質(zhì)燃燒機即使具有降低NO。生成的功能，其作用也是比較小的，通常所謂的低NO。生物質(zhì)燃燒機（如雙調(diào)風(fēng)低NO。旋流生物質(zhì)燃燒機）的NO。降低率不會超過20%。目前，在上世紀投產(chǎn)的機組，其鍋爐在采用低NO。生物質(zhì)燃燒機十全爐膛分級燃燒技術(shù)的綜合措施后，NOx排放降低率只有40%左右，為50%左右。 從原理上看，全爐膛分級燃燒技術(shù)的NO。降低程度遠大于生物質(zhì)燃燒機自身的N0。降低程度。尤其是全爐膛分級技術(shù)中的COFA和SOFA技術(shù)對降低鍋爐NOx排放具有明顯的作用，但該技術(shù)屬于二次風(fēng)噴口的合理布暨。 4結(jié)語 生物質(zhì)燃燒機的主要功能是穩(wěn)燃在降低NO。生成方面的作用非常有限，而在燃盡方面幾乎無任何效果。因此對于燃燒穩(wěn)定性差的鍋爐，采用生物質(zhì)燃燒機改造來提高鍋爐穩(wěn)燃性能是完全可行的；對于降低NO。排放目的而言，重點是采用CFOA和SOFA等全爐膛分級燃燒技術(shù)；對于飛灰可燃物含量高的鍋爐，通過設(shè)備改造往往難以獲得有效結(jié)果，可行的方法是從燃煤入手，或者大幅度地降低煤粉細度？傊瑢τ阱仩t運行中存在的問題，并非全部可通過生物質(zhì)燃燒機改造而得到解決。 生物質(zhì)氣化站，http://www.598jx.com |
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