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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流浅谈卧式内燃锅炉壳式热水锅炉的设计.精品文档.浅谈卧式内燃锅炉壳式热水锅炉的设计电站系统工程99B年第l2卷呈马鞍形,即妒中心部位浓度低,面炉壁处浓度高t_围0),且炉中心物料具有向炉周边迁移的趋势.现已熟知,CFB炉沿炉髓高度上愈近妒膛下部固体钰辩浓度愈大,炉内的传热系数壹接与物斟浓度(或密度)呈正比相关.正确了解CFB炉内物料质点的分布规律,将利于正确驾驭所要求的炉内工况.例如在锅炉出力足情况下,根据所燃煤种情况,改变燃煤平均粒径,如由=5ram减至lmm左右,显然燃煤筛分特性中细粒成份必增大,同时适当提高炉中表观烟建,将会使大量终端遵度
2、低的粒子进入上部稀相区炉膣.根据上述CFB炉内物料分布与气流结构的特点,必使大量细粒子在炉壁处浓度提高,从而造成稀相区传热系数提高,这就达到了增大出力的效果,实践已证实了这种情况4结论rt)CFB锅炉的八炉燃料及脱丽剂的粒径,捌不同品种燃料均有一定的要求,可有随意性(2J燃料粒径对以下方面焉重要影响;炉内温度水平;CO排放量;锅炉出力;附录炉内静压力分布.(3)化学元素分析相同的两组燃料,仅仅改变其物理特性,如减小颗粒平均直径,可以导致大不相同的运行结果.(4)CFB炉内的物料浓度分布特性,例如下部浓上部稀,周边浓中央稀等,给完善炉内工况提供了基础条件.(5)燃料的颗粒学性质对炉内热力工况具有
3、较强的调控作用.参考文献I田正渠.矮论鞭粒物料平均粒径的计算及其在流化床锯护上的应用电站系统工程,1993,g(舢2T1ggesKD.EUlflUtierKohl姬enschaAufd_cCO.No:u.dSO2EmLsione憾Co0fluidpferzeugeBWK,l990,42(33Herbenz.HADieZirkulicrndeW曲ebchichtaFcuerungsstcmfarBrennBtommithohenoderschwankendnAschcgchaltea.VGBKralkwerkstehnik,1989.69(14FayeflME.OttenL糟体工程手册化学工业出
4、版社l9925神保元二.微粒子0特性z工学的应用.精密工学台志),1gg0,56(12):6(文献12中试验用煤的简要分析结果如下表示.了T=二m了.d5.d5c一】5mm粒径dunl附图l隶0蚓喾0100300】0005000粒径d,m附圉2F转第35页)蛐蛐舳蚰卸0柚0电站系统工程I996益径向浓缩旋流煤粉燃烧器分级燃烧特性及防结渣,防高温腐蚀性能研究摘要径向山东I业大学哈尔滨I业大学李争起72z哆丹级丹离摄烧特性,可有效地防结渣,萄高温躏车文丹析了葛.萋,并进羹妙,漤关键调燃粉燃烧器燃烧特性性能研究,蔚扣牟P,(_乏Jr,-一l一啁1,r,1径向浓缩旋流煤粉燃烧器的分级分离燃烧特性径向浓
5、缩旋流煤粉燃烧器的结构如图l所示其气一粉射流的构成,从内向外依次为浓一次风淡一次风,旋流二次风,直流二次风.一次风的径向浓缩(一次风中的煤粉径向偏析)是由设在旋流燃烧器内一次风道近喷口处的浓缩器形成的,由此形成一次风中的煤粉浓度偏析分离.浓一次风在燃烧器的中心喷人炉膛,煤粉更多的集中于回流区,单位重量燃料获得更多着火所需的热量,从而促进着火和稳燃.淡一次风,旋流二次风,直流二次风分别适时混入,促进火焰的发展.在回流区附近,燃料富集,燃烧在还原气氛下进行,随着火焰的发展,旋流二次风,直流二次风的不断混入,燃烧潮入富氧状态,燃烧在氧化气氛下进行,由此形成燃烧的分级特性径向浓缩旋流煤粉燃烧器的结构特
6、点和射流结构特点决定了径向浓缩旋流煤粉燃烧器具有分级分离燃烧特性.射流结构的烟气示综和采用热质比拟法试验出的一次风和二次风的相对浓度(相对模拟收稿日曝:1995-10-17温度)分布充分表现出径向浓缩旋沉煤粉燃烧器具有良好的分级分离燃烧特性图2为浓一次风,一玖风在整个射流中的示踪照片.图中明示:浓一次风的示综范围小于一次风.射流根部的一次风明显地包含于整个空气射流之中图3为空气射流场内的相对温度丹布:相对温度分布反映了一次风和二次风的相互作用.一定程度上反映丁气体可燃物在射流场内的浓度分布围3说明:一旋风的相对可燃物浓度分布,随着火焰的发展是逐渐减少的.其燃烧过程是逐级(分级)进行的,其中相对
7、温度为:圉1燃烧器的结构特点30电站系统工程3996年第l2卷a蘸一次品耀示踩b一次足耀荠示蒜圈2烟雾示踪照片=0一f1)/(11一f2)其中:射流场内的温度变量卜一一次风的喷日温度2二次风的喷口温度tln浓一次风的喷口温度ld淡一次风的喷口温度一次风在射流场内的相对分布表明:一次风所含的气体可燃物在射流边界区域的相对浓度很低.即在射流根部,二次风对一次风有很好的包围作用,一次风很难冲出其包络,从而在此区域,一次风不会冲刷水冷壁.图3射流内相对温度分布(n一2)2径向浓缩旋流煤粉燃烧器的防结渣机理炉内水冷壁结渣的直接原因是灰及未燃尽的炭粒的冲刷和碰撞影响水壁结渣的因素很多,主要有:煤灰特性,燃
8、烧器区域热强度壤!烧器射流及炉内的空气动力工况,水冷壁附近的烟气气氛径向浓缩旋流煤粉燃烧器的防结渣机理主要从水冷壁跗近的气氛和径向浓缩旋流煤粉燃烧器射流的空气动力工况两方面来分析.2.I径向浓缩旋流堞粉燃烧露保障承冷壁附近为还原性气氛86堪4耳2O铡点距水降壁照/mm图4水冷壁附近气氛比较第1期马春元等:径向浓缩旋流煤粉燃烧器分级燃烧特性及防结渣,防高温腐蚀性能研究31灰的溶化温度不是常量,而和烟气气氛有关.研究证明:在氧化性气氛中,灰的熔化温度比还原性气氛中的高.由此说明:保障水冷壁附近的氧化性气氛,是防止水冷壁结渣的有效措旌.径向浓缩旋流煤粉燃烧器的分级燃烧特性可有效地防止水冷壁的结渣.径
9、向浓缩旋流煤粉燃烧器的燃烧过程是由还原性气氛逐渐过渡到氧化性气氛的,射流外围及水冷壁附近的燃烧为氧化性气氛,从而提高灰的熔化温度,防止水冷壁结渣.图4是径向浓缩旋流煤粉燃烧器应用于黄岛电厂670t/h锅炉后.水冷壁附近(原高温腐蚀严重区域)的气氛测试曲线,及与未应用径向浓缩旋流煤粉燃烧器的气氛比较.水冷壁附近的气氛测试结果说明:应用径向浓缩旋流煤粉燃烧器后,水冷壁附近的氧气含量提高,即氧化性气氛得到加强.氧化性气氛的加强,提高了灰的熔结温度,有效地减少了结渣倾向2.2有效地防止气流偏斜和煤粉可燃物偏析灰粒或未燃尽的炭粒冲撞到水冷壁上,易形成结渣防止结渣的又一措捕是避免灰粒或未燃尽的炭粒碰撞到水
10、冷壁上.这决定于射流及炉内的空气动力工况.径向浓缩旋流煤粉燃烧器的射流具备这种空气动力特性.射流的外围包围着二次风,尤其是直流二次风,有效地防止气流偏斜和煤粉可燃物析出,避免灰粒和未燃尽的炭粒碰撞到水冷壁上.对于一次风,二次风均为旋转的射流,一次风中的颗粒在离心力的作用下,较容易地偏析出射流.碰撞到水冷壁上,丽径向浓缩旋流煤粉燃烧器的一次风为直流,且含粉多的浓一次风在射流的中心,颗粒不宜偏析出射流.对于双蜗壳式燃烧器,其射流的旋转很不均匀,射流有射向水冷壁的可能.而径向浓缩旋流煤粉燃烧器的射流旋转均匀,不会发生偏斜,更不会射向水冷壁.其防结渣性能优于蜗壳式燃烧器因此,径向浓缩旋流煤粉燃烧器加强
11、了水冷壁附近的氧化性气氛,其射流的空气动力特性又阻止了灰粒及未燃尽的炭粒的偏冲,提高了灰的熔结温度,减少了灰粒炭粒冲撞水冷壁的机会,从而具备良好的防结渣性能.3径向浓缩旋流煤粉燃烧器的防高温扁蚀机理固态排渣煤粉锅炉的高温腐蚀主要和硫化铁沉积物及未燃尽燃料冲刷水冷壁有关.水冷壁附近处于还原性气氛时,未燃烧的硫化铁与水冷壁管中的铁发生硫化反应Fe+FeS22FeS硫化铁遏氧进行氧化反应,生成SO,SO和硫化铁的存在是腐蚀的促进剂.实际运行经验及其监测表明:当发生水玲壁的高温腐蚀时,水冷壁附近均出现较高浓度的CO和H气体,还原性气氛又和火焰冲刷水冷壁密切相关,当火焰携带着未燃尽的燃料冲刷水冷壁时,在
12、较高的热流密度下,产生腐蚀性气体.因此,炉内空气动力工况不良,燃烧不正常是造成水冷壁高温腐蚀的主要原因根据前面的分析,径向浓缩旋流煤粉燃烧器的射流不易偏斛,出口煤粉分布均匀,使火焰(燃料)冲刷水冷壁的机会大大减少,从而有效地防止水冷壁的高温腐另一方面.应用径向浓缩旋流煤粉燃烧器后.水冷壁高温腐蚀区域的氧化性气氛加强,还原性气氛减轻进一步证实了径向浓缩旋流煤粉燃烧器有较好的防高温腐蚀性能.?4结论根据以上的分析讨论和试验观测,径向浓缩旋流煤粉燃烧器是一种典型的分离分级燃烧器,可有效地防止水冷壁的高温腐蚀及结渣参考文献0I孙绍墙.水平浓缩龋I椎穗巍过程韵研兜暗尔滨工业大学博士论文,1995.5rF
13、转第52页)第12卷第l期电站系统工程1996篮摘的蔓自自稳式宽调节比燃烧器及其冷模试验研究略尔滨锅炉有艮责任公司温丽华马喜晨/胡家震羹祖光了天22歹巳成功地用于两台300MW贫煤1异炉燃烧嚣在低负荷豫糖=和改尊三孜风着舫面弗选到皇好效果.卉绍了该燃主要特点和j孛模试验结果.关键调t煤粉燃烧器冷态横化试验穗燃三次风,t由于挥发分低,贫煤和无烟煤存在着火困难,火焰稳定性差和燃烧效率低的问题,用常规的燃烧器烧这类煤效果不理想.采用WR燃烧器的引进型300MW锅炉烧贫煤时也遇到了同样的困难.1995年2月至l1月,啥尔滨锅炉有限责任公司对山东华能德州电厂两台300MW贫煤锅炉的燃烧器进行了改造,将共
14、计5层WR燃烧器的下部两层改成新研制的自稳式宽调比燃烧器.改造后,锅炉烧V=l4%的晋中贪煤.只投这两层火嘴,在82106MWe负荷下实现无油稳燃的佳绩.将这种燃烧器用于三次风喷嘴改造,还有效地改善了三次风的着火条件,降低了炉膛出口烟温,使过热器和再热器的减温水量分别下降了15t/h和20t/h,缓解了锅炉过热器和再热器的超温问题.电厂反映该燃烧器的性能优于现有其它型式燃烧器.l蟪烧置夏冷模试验方法简介自稳式宽调节比燃烧器如图l所示.钝体将一次风口一分为二,形成上下两个风口,既在其后造成尾遘回流区,又使一次风气流多次转向,从而增大了湍流强度.钝体的内凹形后板有利于回流烟气在此转向.有效地改善了
15、根部回流钝体上板比下板长,伸至预燃室出口附近,收穑日期:1995-12-减弱了上部一次风从高温回流区的吸热,从而保证了下部一次风被首先有效点燃着火.上下板尾端设置的楔形波棱板,使一次风气流与圃流区的高温烟气流在其交界处,形成了既相互交错排列又深入对方内部的小射漉群,使它们在短距离内迅速混合到一起,从而极大地改善了一次风与高温烟气问的热量,动量和质量交换.选择合理的疆燃室长径比,上下一次风气流将闭合于预燃室出口外不远处,使该燃烧器能回时卷吸到自身火焰和炉膛内的热烟气,并遘至一次风根部.上述各因素的有机结合,保证了煤粉气流的迅速着火和高效燃烧.采用纯几何相似按l:1.5缩小比例对该燃烧器进行了冷态
16、模化试验研究.正式试验前耐模型流场是否进入第二自模化区进行了测定.在冷模试验中,选择8种主要结构进行测试.只二攻风口澍量截面r图1燃烧器结构示意圉第1期温丽华等:自稳式宽调节比燃烧器及真冷模试验研究33有I型的下一次风口为立式矩形,I型将下一.上的固定式笛形管测量.用固定式和移动式飘次风口改为扁平矩形,从型开始在下一次风带对流场的总体情况进行定性观察,还用经过口下方加了底部二次风,IV型将钝体后板由直筛选的木屑进行火花示踪观察,并录像和拍照.篓竺竺篓苎加:冷模试验结果殛其分析棱板,盟钝体下板尾边加有伸向下一次风的档块,型钝体上下板尾靖均设有带挡块的楔:8种结构的燃烧器总体流场基本相近.一形波棱
17、板,型取消了底部二次风.次风气流从钝体上部和下部进入预燃室后,部采用网格法,用通气式两孔探针及数字微分气流分别从上,下向中同偏转并回流,到达钝压计测量璜燃室流场的轴向速度分布.通过寻体尾迹回流区根部后均流向两佣斜下方,又与找轴向速度零点来确定各截面的回流区边界,下部一次风气流混合流出预燃室.回流区的上,并用加权平均法计算回流率,进风量则用管道下方向是闭合的,闭合点,即上下一次风气流上一次风口F一次风口二次凡口o4孔孔?5孔07孔8孔9孔(a】垂直截面olo孔u孔l村LTI?1_ffI八Lll:=46(b)水平截面圉2I型速度场电站系统工程I998年第l2卷一次风上口回流医一次风下口二礁风口I截
18、面xI截面w截面圉3横截面上零速度线漠I量结果交汇点,约在预燃室出口外1/3宽整处.闻藏区的左,右方向则是开放的,回流区与外部空闻相通,使一部分炉内高温烟气进入预燃室参与热质交换过程.由于存在从预燃室出口外两侧向钝体尾迹回流区根部的回流,又在中心回梳区两侧出现一薄层轴向速度为正的二次涡流区典型的流场测试结果见图2.各结构下回流区的形状也比较相似,只是某些截面大小及回流速度稍有不同,各截面回流区形状见图3.衰固浇率汇意衰()回流率的计算结果见上表.从表可见,每种结构下均是沿轴向回流率逐步增大.f型比I圉4型流场示踪照片型的回流率大,说明下一次风口立式优于扁平形.I型下一次风口两佃无堵板比有堵板的
19、回流率大,N型比型的回流率也大,说明改善根部的空间形状,为回流烟气提供返转空间可提高回流率.型比型的回流率大则说明速度高的底部二拣风虽然能增大下部一次风的动量,在卷吸能力方面对提高回流率有利,但是由于两风口繁贴在一起,底部二次风的扩张叉会侵占回流空间t又有不利于回流的一面,而总体上是该底部二次风对回流略有不利影响.8种主要结构变动中,以加楔形棱板对提高回流率的作用最为明显.在其它结构不变的条件下,加楔形波棱板使回流率增加迭57.该因素的影响明显高于下部一次风13扁平变立式目紊的影响,而且以在下一次风口加楔形波棱板对回流率的影响为大.在上一次风口加次之.在其尾部加挡块使回流区与一次风气流交界处的
20、湍流脉动增强,而对提高回流率不显着.楔形波棱板及其挡块的设置使气流扰动明显增大,这点从动压波动幅度和频率上,从飘带第1期温丽华等:自稳式宽调节比燃烧器及其冷模试验研究35的抖动上都明显地反映出来,而且这种扰动还保持了相当一段距离.利用射流的引射和卷吸作用,在受限空间造成高温烟气的回流,对强化煤粉气流的着火和燃烧是必要和有效的,但回流率会超过某一界限值,而且越接近回流率极限值,提高回流率在技术上越难实现.相应地,在回流率比较接近的条件下,如果改善高温烟气与煤粉气流的及时迅速混合,使有限的回流热烟气充分地用于加热点燃煤粉,就显得重要和有实际意义.该燃烧器研究的着眼点也正在于此.将该燃烧器用于三次风
21、喷嘴的改造,又成为其另一主要特色.用飘带观察和用火花进行流场示踪所反映的流场情况与用动压测量的结果基本一致.流场示踪照片见图4.3结论(1)自稳式宽调节比燃烧器在3(OMW贫煤锅炉燃烧器一次风喷嘴和三次风喷嘴改造中的成功应用,改善了低负荷稳燃性能,并使过热器和再热器的超温问题明显缓解,表明该燃烧器具有良好的性能和广阔的应用前景.(2)该燃烧器的回流事沿轴向逐步增大,嗬气流扰动以气流根部最大并保持了相当一段距离,从而强/l煤粉的着火和继续燃烧.Tr3)利用钝体上下板的楔形波棱板提高回流率和加强一次风与高温烟气的混合是该燃烧器的主要特色.(4)回流区上,下方向在预燃室外不远处闭合,左,右方向成开放式,保证煤粉气流能同时卷吸到自身的火焰和炉内高温烟气,对着火非常有利.塘辑:戈全(下接第28页)附衰文献:试验简单分斩结果表中d.值根据入炉煤粒径分布曲线直接求得.(2)文献2中试验用煤入炉的粒径分布如附图1所示.图中1为对应上表中的粗粒煤,2为细粒煤.由图不难求出粗煤dso值为约4ram细煤d50值1,5mm.(3)文献2中入炉石灰物料的粒径分布曲线如附图2所示.由图同样可求得入炉石灰物料的50值平均为0.3ram.编辑:戈金