无烟煤细颗粒在300MW CFB锅炉内停留时间分析

通过分析我国首台引进型300MWCFB锅炉燃煤特性与结构特点,研究了CFB锅炉燃烧系统各部分的具体结构对无烟煤颗粒炉内停留时间的影响。探讨了在各分燃烧系统内停留时间的计算方法,定量计算了300MWCFB锅炉BMCR工况下细颗粒的炉膛内停留时间和燃尽时间。研究发现:返料管内为还原性气氛,无烟煤颗粒与高温物料在返料管内混合,时间长达2min,热解过程主要发生在该阶段,这种结构极大地促进了无烟煤颗粒的着火和燃尽;炉膛是煤燃烧的主要区域,大颗粒主要在密相区流态化燃烧,直至燃尽;细颗粒燃烧主要发生在稀相区,其在该锅炉炉膛稀相区的停留时间大于其燃烧所需时间;具有一定的下倾角和凹槽的分离器入口烟道和排气中心筒底部缩口并偏置的绝热旋风分离器保证绝大部分的细颗粒返回炉膛,确保细颗粒在炉膛的停留时间超过其燃尽时间;以上结构形式是确保锅炉飞灰含碳量低的根本圆心,这为更大容量CFB锅炉的设计奠定理论基础。     

颗粒停留时间对福建无烟煤在CFB锅炉中燃尽的影响

讨论与细颗粒无烟煤焦在CFB锅炉燃烧室中停留时间有关的若干因素对燃尽的影响.指出燃烧室高度、炉膛烟气流速、分离器效率和飞灰回燃等是影响福建无烟煤在CFB锅炉中燃尽的重要因素.提高炉膛燃烧室高度、适当降低炉膛烟气流速、提高分离器分离效率、采用飞灰回燃等措施能有效地延长福建无烟煤细颗粒在CFB锅炉燃烧室中的停留时间,从而有利于福建无烟煤的燃尽.     

CFB锅炉清洁燃烧福建无烟煤的研究综述

综述近年来关于CFB锅炉清洁燃烧福建无烟煤的研究，包括燃尽研究和低污染燃烧排放研究等。研究认为，致密的颗粒结构、很差的反应性、强烈的热破碎性等煤质及其燃烧特性是影响福建无烟煤在CFB锅炉中燃尽的主要因素；采用高炉膛、敷设卫燃带、采取中低循环倍率、提高分离效率的分离器等锅炉结构设计参数有利于福建无烟煤的燃尽；维持炉膛运行温度在1000℃左右、入炉煤采用窄筛分偏粗颗粒、适当提高二次风率等运行措施也有利于福建无烟煤在CFB锅炉中的燃尽。对于燃烧福建无烟煤的CFB锅炉而言。炉内脱硫是一种有效、便捷、低成本的脱硫工艺，但为达到较好的脱硫效果（〉50％），钙硫摩尔比需在2.5以上；当过量空气系数保持不变时，氮氧化物的排放浓度随着二次风率的增加而降低。对于燃烧福建元烟煤的CFB锅炉，存在有最佳二次风率，使得燃料氮的转化率最低。对CFB锅炉清洁燃烧福建无烟煤今后的研究提出了建议。     

基于煤种通用模型的单煤种燃烧一维计算研究

为快速了解炉内煤粉燃烧的燃尽率和炉膛燃烧的温度分布,采用傅维标的煤种燃烧通用模型,从煤焦反应动力学入手,建立了沿炉膛高度方向的一维宏观模型。通过对煤粉的挥发分和煤焦燃烧的合理简化,考虑炉膛煤粉颗粒的燃烧的影响,以煤种的煤质参数作为计算参数,采用煤粒等密度模型,分别计算不同燃烧层的不同粒径煤粉颗粒在炉膛气氛下的燃烧速率,从而得到整个颗粒群在炉膛的燃烧情况。针对某电站褐煤锅炉的具体实例,将本模型计算得到的煤粉燃尽率和炉膛温度分布与现有文献的数据相符,并以此分析了主要操作参数对该锅炉煤粉燃尽率和炉膛温度分布的影响。     

降低燃用福建无烟煤循环流化床锅炉飞灰含碳量浅谈

煤质特性、燃料颗粒、总体设计和运行工况是影响福建无烟煤在循环流化床锅炉中燃尽的主要因素。结合2台燃用福建无烟煤的DG75/3.82-11型CFB锅炉的运行情况,采取一系列有利于福建无烟煤在CFB锅炉中燃尽的措施:改善燃料粒径配比,采用窄筛分偏粗颗粒入炉煤;炉床温度控制在960~1 020℃,整个炉膛维持均衡的高温;改造回料风系统,减少或避免返料偏流,改善燃烧状况;改造二次风机和二次风喷嘴,提高二次风速,增强二次风的扰动穿透能力;优化运行调节,控制风煤配比,维持煤器后烟气含氧量在4%左右,一次风率在55%~60%、上下层二次风比为55:45~60:40,维持恰当的料层高度,一次风室压力控制在10~11kPa,达到较佳的燃尽效果。运行实践证明,这些措施可有效地降低飞灰含碳量。     

影响福建无烟煤在CFB锅炉中燃尽的若干因素

煤质特性和锅炉运行工况是影响福建无烟煤在CFB锅炉中燃尽的主要因素.致密的颗粒内部结构、很差的反应性和强烈的热破碎性等煤质特性和燃烧特性是导致福建无烟煤颗粒在CFB锅炉中难于被燃尽的内因,而入炉煤粒径分布、过量空气系数、二次风输送方式及二次风率、燃烧温度等锅炉运行参数对其燃尽也有很大的影响.采用窄筛分偏粗颗粒入炉煤、提高燃烧过量空气系数和二次风率,增强二次风的扰动穿透能力、提高燃烧温度等运行措施有利于福建无烟煤焦在CFB锅炉中的燃尽.为取得较好的燃烧效果,燃烧温度应提高到1000℃左右,过量空气系数应维持在1.25～1.30之间.图8表2参15     

福建无烟煤粒度分布对循环流化床锅炉燃烧影响的工业实验

作者在一台20t/h循环流化床锅炉上进行了燃烧三种不同粒度分布的福建Ⅱ类无烟煤的工业实验，取得颗粒平均粒径与悬浮段颗粒浓度、飞灰含炭量以及悬浮段颗粒与炉膛温度等关系曲线。有关数据与结论对燃烧福建无烟煤的CFB锅炉的设计运行具有参考价值。 同时，作者对提高CFB锅炉热效率及降低飞灰含碳量提出了几点建议。     

20t/h级高效燃烧福建无烟煤CFB锅炉的设计

分析福建无烟煤的燃烧特性与现燃烧福建无烟煤的小型CFB锅炉在运行中存在的问题,研究影响燃烧福建无烟煤小型CFB锅炉燃烧效率的主要因素;并以典型的福建天湖山II类无烟煤为对象,探讨20t/h级高效燃烧福建无烟煤的CFB锅炉结构参数设计选取方法。认为在设计20t/h级燃烧福建无烟煤的CFB锅炉时,宜采用瘦高型炉膛,选择合适的一、二次风配比,选取较低的流化气速,选用高效旋风分离器,二次风切圆布置等措施,以提高炉膛温度,延长细颗粒在炉膛内的停留时间,降低飞灰含碳量,提高锅炉燃烧效率。     

煤粉柔和气化炉内流动特性数值模拟

基于煤粉柔和气化炉的工况特征,采用数值模拟手段研究了喷嘴位置、喷嘴孔径(射流速度)和煤粉平均粒径等对气化炉内气固流场特性、烟气回流比和颗粒平均停留时间等的影响规律。结果表明:柔和气化炉内流场分布主要受二次风喷嘴位置和射流速度的影响,二次风喷嘴位置对流场影响更大;保持一次风和二次风射流速度不变时,随着二次风喷嘴与炉膛中心距离的增加,烟气回流比和颗粒平均停留时间先增大后减小;随着二次风射流速度的增大,烟气回流比增大,而颗粒平均停留时间有所变短;随着煤粉平均粒径减小,烟气回流比变化很小,而颗粒平均停留时间显著延长。     

煤焦颗粒燃烧模拟在W型火焰锅炉炉膛设计热力计算中的应用

分析了炉膛设计热力计算中引入煤焦颗粒燃烧模拟的可能性和必要性,探讨了采用早期的锅炉机组热力计算标准进行新型的W型火焰锅炉炉膛热力计算的可行性及经验系数的取值问题,分析、比较了煤焦颗粒在实验室和炉膛内燃烧环境的差异,并引入氧量分布不均系数、区段充满度系数来考虑炉膛内颗粒表面氧浓度、停留时间等方面与实验环境的差异.在此基础上,建立了适合于炉膛分区段热力计算的煤焦燃烧模型,并最终将煤焦非均相反应的实验室数据应用于炉膛分区段热力计算,克服了目前炉膛设计热力计算仅考虑传热所带来的不足.在一台W型火焰锅炉上的应用表明,颗粒燃烧和炉膛传热相耦合的分区段热力计算模型能够揭示过量空气量、煤粉细度、煤种、负荷等因素对燃尽和传热的影响,适合工程应用.     

石灰立窑代焦型煤燃烧特性的实验研究

在SDTQ600差热-热重联用仪上对石灰立窑代焦型煤试样进行了热重分析,研究了不同升温速率对其燃烧特性的影响,并以5℃/min的升温速率将型煤、焦炭和无烟煤块煤试样进行对比。利用马弗炉研究了单颗粒代焦型煤的燃烧速率。结果表明,代焦型煤的燃烧过程经历了干燥预热、挥发份析出、碳粒燃烧和残碳燃尽4个阶段;随着升温速率的增加,代焦型煤燃烧各阶段的反应时间缩短,反应速率加快;当升温速率由5℃/min提高至10和15℃/min时,代焦型煤的着火时间由28.12min下降至14.01和10.13min,其燃尽时间也由36.82min下降至27.59和22.47min。通过对比,型煤在着火、稳燃性能及综合燃烧特性方面最好,而燃尽性能居中;代焦型煤、焦炭与无烟煤块煤3种试样的综合燃烧指数分别为53.25×10-9、30.14×10-9和11.53×10-9。燃烧温度对型煤燃烧速率影响较小,而型煤尺寸对后期燃烧速率影响较明显,减小型煤尺寸可增大燃烧速率;相同条件下,代焦型煤的燃烧速率低于焦炭而高于无烟煤块煤。实验结果可为石灰立窑型煤代焦提供指导。     

炉内煤粉燃烧一维数学模型及其仿真

为了准确计算炉内煤粉的燃尽率,从研究煤粉粒子的燃烧机理入手,以炉膛内最复杂的燃烧器区域的煤粉燃烧过程为研究对象,通过合理简化煤粉中挥发分和焦炭的燃烧过程,建立了炉内煤粉燃烧沿高度方向上的一维宏观模型,在模型中考虑了煤粉燃烧过程中氧含量的变化,以单个煤粉颗粒燃烧的等密度模型为基础,通过多种煤粉粒径的燃烧过程反映煤粉燃烧的整体过程,推导出计算炉内煤粉燃尽率的显示公式,满足了实时仿真计算的要求。计算结果与实测数据和现有的文献相符,并对结果进行了分析。     

空气深度分级对低挥发分煤燃烧过程影响的研究

通过数值模拟研究了在一维燃烧炉上燃用低挥发分煤的条件下,空气深度分级和煤粉细度变化对煤粉燃尽过程和NO_x排放的影响,得到了沿炉膛轴线方向上的温度、氧浓度和NO_x的分布,表明空气深度分级后燃烧后期的氧量增加,炉膛温度水平提高,而煤粉细度的提高使得上述效果更加明显,因而燃烧效率提高和NO_x排放降低,并通过实际燃烧试验验证了数值模拟结果.研究结果表明,对燃用低挥发分煤,采用空气深度分级技术和提高煤粉细度的措施,可以同时取得高效低NO_x排放的效果.     

煤粉粒燃烧模糊孔模型

本文利用压汞仪研究了８种原煤及其不同燃尽度的焦样中的孔隙结构,发现大孔的孔容积构成了煤的孔容积的绝大部分,小孔的孔面积构成了煤的孔面积的绝大部分。基于试验结果和理论推导,作者提出了一种新的孔结构模型──模糊孔模型。模糊大孔和模糊小孔分别控制孔内的传质和化学燃烧过程。文中给出了煤粒燃烧过程的控制方程,并对单颗煤粒内部的燃烧过程进行了数值求解,研究了孔隙率、比表面积,颗粒尺寸等结构参数对煤焦反应性的影响,而且与Ｓｍｉｔｈ的试验结果进行了比较。     

Analysis of mass loss of a coal particle during the course of burning in a flow of inert material

This paper is an attempt to explain the role of erosion during the process of coal combustion in a circulating fluidized bed. Different kinds of carbon deposits found in Poland, both bituminous as well as lignite with the particle of 10 mm in diameter were the subject of the research. According to many publications it is well known that erosion plays a significant role in coal combustion, by changing its mechanism as well as generating an additional mass loss of the mother particle. The purpose of this research was to determine the influence of an inert material on an erosive mass loss of a single coal particle burning in a two-phase flow. The determination of the influence of a coal type, the rate of flow of inert material and the temperature inside the furnace on the erosive mass loss of burning coal particle was also taken into consideration. The results obtained indicate that the velocity of the erosive mass loss depends on the chemical composition and petrographic structure of burning coal. The mechanical interaction of inert and burning coal particles leads to the shortening of the period of overall mass loss of the coal particle by even two times. The increase in the rate of flow of the inert material intensifies the generation of mass loss by up to 100%. The drop in temperature which slows down the combustion process, decreases the mass loss of the coal particle as the result of mechanical interaction of the inert material. As was observed, the process of percolation plays a significant role by weakening the surface of the burning coal.     

Comparison of combustion characteristics of petroleum coke and coal in one-dimensional furnace

The effect of primary air fraction f₁, outer secondary air swirl strength and excess oxygen coefficient on the combustion characteristics of petroleum coke, Hejin lean coal and Shenmu soft coal are researched on a one-dimensional furnace using a dual channel swirl burner. The results show that with the increase in primary air fraction f₁, the NO_x emission concentrations of both Hejin lean coal and petroleum coke increase, and the combustion worsens in the earlier stage, but the burn-out rate of Shenmu soft coal is improved. The NO_x emission concentration obtains a minimum value with an increase in f₁. The ignition and burn-out rate of petroleum coke and Shenmu soft coal are optimal when Ω_dl is minimum and Ω_dl=0.87, respectively. However, both the NO_x emission concentration of petroleum coke and Shenmu soft coal are minimum when Ω_dl=1.08. The increase in excess oxygen coefficient delays the ignition of petroleum coke, worsens the combustion condition and increases the NO_x emission concentration, but it greatly decreases the NO_x emission concentration of Shenmu soft coal.     

影响加福煤粉燃尽度的因素分析

基于实验研究,分析讨论了热力工况与颗粒细度对加福煤粉燃尽过程的影响。结果表明,提高炉内平均温度水平,扩大高温区范围,增大炉膛出口处氧气浓度均对燃尽有利。提高煤粉细度,可显著降低飞灰的含碳量。     

粉煤流化床燃烧_PC_FBC_炉膛烟温试验研究

针对新型高效、清洁煤燃烧方式,即粉煤流化床（ＰＣ－ＦＢ）,在一座０．３ＭＷ的试验台上,系统而详细地研究了ＰＣ－ＦＢ炉膛空间烟气温度的分布特性。主要研究内容包括：ＰＣ－ＦＢ炉膛空间内烟流的稳定性与均匀性;床层温度、流化速度、床料的平均粒径、二次风率、二次风的投入位置对炉膛内烟温分布的影响,并总结出合理的炉膛烟温分布。     

煤粉燃烧时NOx析出规律的试验研究

在一维沉降炉上系统地考察了煤粉燃烧时NOx的沿程排放特性及其影响因素.试验表明,NOx的生成与炉温、煤粉粒度、煤种、过量空气系数等因素密切相关;在其它条件相同的情况下,NOx的生成浓度随过量空气系数的增大而增大;随着温度的升高略有增大;挥发分含量、氮含量高的煤种NOx的生成也相对较多;煤粉燃烧存在一个临界粒径(dc).当d＞dc时,其NOx浓度随粒径的增大而减小;当d＜dc时,其NOx浓度随粒径的减小而减小.(通过对NOx生成规律的分析研究,对今后低NOx燃烧技术的改进具有一定的指导意义.)