风速对骨料烘干煤粉燃烧器排放特性的影响

基于煤粉燃烧机理,结合骨料烘干工艺,建立了骨料烘干煤粉燃烧器内部场的控制模型,采用Fluent软件模拟煤粉燃烧器内部燃烧状况,考察了一、二、三次风的风速对煤粉燃烧器中心轴线处CO, CO2, NO和SO2浓度的影响。结果表明,在研究的风速范围内,一、二、三次风风速越大燃烧越充分,一、二、三次风风速越小,产生的NO越少;三次风风速为40 m/s时,SO2浓度最低;较合理的控制参数为一次风风速30~35 m/s,二次风风速45~50 m/s,三次风风速30~40 m/s。     

双通道低氮煤粉燃烧器飞灰碳形成机理的研究

为克服燃煤发电过程排放的NOx对人体和环境的危害,低氮煤粉燃烧器得到广泛的使用.但如果低氮煤粉燃烧器利用不当,会造成飞灰碳的大幅增加.利用筛分法和烧失量法研究双通道低氮煤粉燃烧器飞灰碳的分布特性,利用压汞仪和XRD分析飞灰碳的失活程度,从而研究双通道低氮煤粉燃烧器飞灰碳升高的原因.结果表明,双通道低氮煤粉燃烧器飞灰碳为双峰分布,小粒径飞灰碳失活不明显,大粒径飞灰碳失活明显.分析原因后认为:小粒径煤粉颗粒在燃烧区域停留时间过短,没有完全燃烧;大粒径煤粉颗粒在高温乏氧区域停留时间过长导致的失活是双通道低氮煤粉燃烧器飞灰碳升高的主要原因.     

超细煤粉NOx和SO2排放特性与燃烧特性

将合山煤分别制成常规粒度的煤粉与超细化煤粉 .在单只水平直流燃烧器燃烧室内进行了常规煤粉与超细化煤粉的燃烧特性、空气分级燃烧NOx 排放特性、炉内喷钙对超细化煤粉与常规煤粉燃烧SO2 排放特性的影响的燃烧试验研究 .试验研究表明 ,超细化煤粉与常规煤粉比较 ,着火提前 ,着火稳定性好 ,燃尽效果好 ;分级燃烧对超细煤粉的NOx 排放量的降低效果更显著 ;在Ca/S摩尔比相同的条件下 ,超细化煤粉的固硫特性明显优于常规煤粉 .     

煤粉低尘燃烧器内燃烧特性的数值模拟

介绍了一种用于中小型工业窑炉的新型煤粉低尘燃烧技术,利用计算机数值模拟考察了煤粉低尘旋流燃烧器的特性. 在合理选择气相流动、固相流动、煤燃烧及NO的生成等模型的同时,针对旋流燃烧场中固体颗粒在壁面附近的碰撞及熔融特性,探讨了煤粉在壁面处的运动模型,并以此为基础考察了燃烧场的两相流动特性,模拟了燃烧器内煤粉的燃烧过程及各物理量的分布. 在与实验比较的基础上,对燃烧器的结构进行了改进. 结果表明,在低化学计量比下,改进后的燃烧器性能更好,颗粒在燃烧器内充分燃尽,在保证液排渣效果的同时,NO的排放远低于常规液排渣旋风器的NO排放量.     

超细煤粉NOχ和SO2排放特性与燃烧特性

将合山煤分别制成常规粒度的煤粉与超细化煤粉．在单只水平直流燃烧器燃烧室内进行了常规煤粉与超细化煤粉的燃烧特性、空气分级燃烧NOχ排放特性、炉内喷钙对超细化煤粉与常规煤粉燃烧SO2排放特性的影响的燃烧试验研究．试验研究表明，超细化煤粉与常规煤粉比较，着火提前，着火稳定性好，燃尽效果好；分级燃烧对超细煤粉的NOχ排放量的降低效果更显著；在Ca／S摩尔比相同的条件下，超细化煤粉的固硫特性明显优于常规煤粉．     

58 MW煤粉工业锅炉空气分级燃烧试验研究

加快推进燃煤工业锅炉环保改造,有效降低煤粉工业锅炉大气污染物排放量,特别是降低NOx排放迫在眉睫。空气分级燃烧技术是一种减排效果显著,改造成本较低的低氮燃烧技术,已在电站锅炉得到成功应用。为考察空气分级燃烧技术在煤粉工业锅炉上应用效果,以煤科院某58 MW煤粉工业锅炉空气分级改造项目为研究对象,通过在侧墙上布置6个火上风喷口,实现空气分级燃烧。通过工程试验,采用特制水冷取样枪以及耐高温烟气分析仪,测量了该锅炉原工况(不采用火上风)与分级燃烧(采用火上风)工况下,炉内3个不同截面(每个截面10个取样点)以及双锥燃烧器内6个测点处烟气温度及烟气组分。结果表明,分级燃烧工况下,双锥燃烧器内在x=0.3 m测点后形成了高温、强还原性气氛,有效抑制了燃烧初始阶段NOx的生成。这是因为分级工况下双锥燃烧器内氧气被迅速消耗,焦炭燃烧反应速率显著下降,焦炭气化反应明显增强,故形成了较强的还原性,有效遏制了NOx的生成。炉内不同截面烟气温度及组成变化规律表明,原工况烟气温度分布整体呈现燃烧器射流中心高、外侧低的趋势,氧含量分布与温度分布趋势相反,而分级工况受双锥燃烧强还原性高速火焰以及火上风喷射的影响,截面温度波动较大,中间截面呈现燃烧器射流中心偏低的现象。分级工况在炉内形成明显的还原区,且表现为燃烧器射流中心CO浓度高、外侧低的现象,有效降低了炉内NOx生成。58 MW煤粉工业锅炉火上风空气分级低氮改造,在双锥燃烧器及炉内创造了合理的贫氧还原区,具有良好的低氮效果。     

综合热分析法研究催化剂对煤粉燃烧过程的影响

利用综合热分析仪研究了Ce2(CO3)3, CeO2, CaCO3, CaO 四种化合物对煤粉燃烧过程的影响. 重点研究了稀土金属化合物Ce2(CO3)3在不同添加量和不同粒度时对煤粉燃烧过程的影响. 结果表明,Ce2(CO3)3能够显著促进煤粉的燃烧过程,降低着火点温度. 添加量为1.0%时,煤粉着火温度降低约30℃,助燃性能优于其他3种催化剂. 在添加量小于1.0%时,Ce2(CO3)3添加量越大,着火温度越低. 在Ce2(CO3)3不产生团聚的情况下,催化剂粒径越小,煤粉的着火温度越低.     

一次风速对高浓度煤粉预燃式低氮燃烧器性能影响的数值模拟

高浓度煤粉燃烧器能稳定燃烧和显著降低NO_x排放,是一种经济环保的燃烧技术,其一次风速对炉内着火延迟、煤粉燃烧稳定性以及NO_x排放量都有重要的影响。为了确定适合新型高浓度煤粉预燃式低氮燃烧器的一次风速,为燃烧器的现场试验和实际运行提供指导依据,采用ANSYS Fluent软件模拟计算了一次风速对煤粉燃烧稳定性和NO_x排放的影响。先进行网格无关性检验,并用一台25 t/h全尺寸煤粉工业锅炉进行试验,验证了模型的准确性。数值模拟计算结果表明:新型高浓度煤粉预燃式低氮燃烧器可在预燃室和炉膛内形成2个回流区,预燃室内的回流区保证煤粉稳定燃烧,炉膛内的回流区降低NO_x。一次风速过低时,一、二次风的后期混合减弱,煤粉燃烧不稳定,NO_x排放量略微升高;一次风速过高时,二次风与煤粉的混合被削弱,煤粉燃烧同样不稳定,且焦炭转化率明显下降,NO_x排放大幅增加;一次风速从17 m/s增加到20 m/s,出口截面NO_x浓度提高约10%;适当的一次风速不仅能稳定煤粉着火和燃烧,还能实现NO_x低排放。试验研究燃烧器的最佳一次风速在14～17 m/s。     

旋涡式低NOX煤粉燃烧器燃烧特性的数值模拟

在冷态实验和数值研究的基础上,采用STAR-CD软件对旋涡式低NOx煤粉燃烧器进行了热态模拟,分别得出了燃烧器内还原区和燃尽区的燃烧特性. 还原区流场呈涡旋状,颗粒处在高速旋转、燃烧、破碎的状态,其内严重缺氧,温度较低且分布均匀. 燃尽区内氧气浓度相对较高,温度较高,有利于颗粒的燃尽. 对于0.5 mm以下颗粒,本燃烧器能够稳定地燃烧,并得到较低的氮氧化物排放. 对燃烧器优化设计的计算结果表明,将一次风单管进风改为多口进风能够较好地将大颗粒压制在下部的旋流区内,在保证低氮氧化物排放的同时,有利于阻止颗粒逃逸、提高燃烧效率. 在优化的计算工况下,其NOx的排放量仅为118 mg/Nm3,远低于固态排渣炉650 mg/Nm3的国家排放标准.     

基于EDM、PDF和FR/ED模型的煤粉燃烧过程适应性研究

还原气氛下煤粉反应过程兼具燃烧和气化的特点,是煤粉实现低氮燃烧的关键因素,合适的化学反应模型是准确模拟该过程的基础。笔者基于煤粉双锥燃烧器,对比了EDM模型、PDF模型和FR/ED模型在氧化气氛和还原气氛的模拟结果,通过与试验结果的对比验证,确定了不同反应气氛适合的化学反应模型。研究结果表明,3种模型在煤粉着火位置和逆喷传播距离的预测上存在差别,PDF模型起火点更靠近燃烧器逆喷喷口,EDM模型一次风和煤粉喷出经过一段升温过程后逐渐燃烧,FR/ED模型的升温过程更长,壁面低温区域接近前锥长度一半;使用FR/ED模型模拟时燃烧器内平均温度最高,EDM模型次之,PDF模型最低;EDM模型中未考虑CO反应,燃烧器内基本无CO存在,PDF模型高CO浓度区域集中在煤粉燃烧初期,燃烧器出口CO含量较低,FR/ED模型化学反应动力学参数在煤粉燃烧整个区域内均有较高CO浓度存在。由于考虑了焦炭与氧气气化反应的影响,FR/ED模型模拟燃烧器内氧含量明显低于EDM和PDF模型,当过量空气系数为1.2时,燃烧器出口处氧含量为7.0%,明显低于EDM模型的11.1%和PDF模型的12.0%,燃烧器出口处CO含量为3.5%,明显高于EDM(0)和PDF模型(0.8%);过量空气系数为0.5时,EDM模型对CO成分的预测结果偏差较大,燃烧器出口CO浓度为0.05%,采用PDF和FR/ED模型时燃烧器出口CO含量分别为5.73%和10.7%。从模拟结果与试验结果的对比来看,在氧化气氛下,主要发生煤粉的燃烧反应,EDM模型和PDF模型在温度、CO含量上的预测较为准确,与试验数据偏差较小,FR/ED模型偏差较大;在还原性气氛下,EDM模型模拟的结果几乎不生成CO和H2,并不适合还原性气氛,PDF模型和FR/ED模型有较合理的还原气氛模拟结果,两者的差别在于还原性气体的生成位置,PDF模型喷口位置CO浓度较高,出口浓度偏低,FR/ED模型随着煤粉反应流程的进行,CO浓度逐渐升高,出口浓度更接近试验结果。综合考虑,氧化气氛下双锥燃烧器适合采用EDM模型和PDF模型进行模拟,还原气氛下适合采用FR/ED模型进行模拟。     

工业煤粉锅炉煤粉制备中磨煤机的选型及发展

磨煤机是工业煤粉锅炉煤粉制备系统中的核心设备。我国煤炭种类的多样性决定了磨煤机类型的多样化,磨煤机的正确选型在煤粉制备系统中至关重要。详细介绍了低速、中速和高速三大类别中各类型磨煤机各自的发展历程、工作原理、结构特点以及优缺点,分析了各类型磨煤机对煤种的适用性,说明中速磨煤机最适宜应用于目前工业煤粉锅炉煤粉制备系统,指出随着工业煤粉锅炉的快速发展,磨煤机不仅要适应性强,粉磨效果好、产量高、质量硬,还要在降耗及环境方面有所突破。     

火电厂煤粉爆炸特性测试方法的研究

介绍一种可调温的煤粉／空气混合物爆炸性能测试方法,试验结果表明该试验方法和评价方法能较好地反映煤粉的爆炸特性,为判别中国火电厂电力用煤的爆炸特性及制定各种防爆措施提供参考依据。     

神府煤粉燃烧特性

为了给煤粉锅炉用户提供煤粉优选理论依据,以煤粉锅炉主要用煤神府煤制备的煤粉为研究对象,采用TG-DTG对煤粉的燃烧特性进行研究,分析了不同煤粉及升温速率对煤粉燃烧特性的影响。结果表明:在空气气氛下,升温速率提高,TG、DTG曲线向高温方向移动,煤粉的着火温度升高,最大质量变化速率增大,最大失重温度提高,燃尽指数增大;随着灰分和粒径改变,升温速率为10或20℃/min时,煤粉的着火温度变化不显著,燃尽指数及综合燃烧特性指数均有影响。灰分减小,粒径不变时,D煤粉的综合燃烧指数为1.51,优于粒径74μm、灰分9.5%的P煤粉。     

煤粉工业锅炉技术发展及应用

中国煤粉工业锅炉借鉴油气锅炉和德国煤粉工业锅炉技术理念,经历立项研发、中试验证和工业示范,系统技术逐步成熟,自2010年起,实现规模化工业应用。煤粉工业锅炉系统具有高热效率、低烟气污染物排放等优点,有效带动了燃煤工业锅炉产业发展。笔者论述了煤粉工业锅炉技术与发展,重点介绍了煤粉工业锅炉的关键技术,并对主要技术进行对比,分析了煤粉工业锅炉的工业应用情况,最后提出了煤粉工业锅炉技术发展方向。煤粉工业锅炉系统由燃料煤粉生产、储供、油气点火、燃烧、锅炉本体、烟气净化以及自动化控制等系统构成。锅炉热效率大于91%,烟气污染物达到国家超低排放标准,系统技术符合国家煤炭清洁利用方向。燃料煤粉生产采用一步法工艺,通过强化流动性和安全措施,现可实现最大为1 000 m^3安全存储量。锅炉供粉采用气动活化、无脉动给料及高速引射流浓相输送技术,已实现输送阻力低于20 kPa,粉风固气比大于2.5 kg/m^3,供料精度在±3.0%以内,最大供料量为5 t/h的浓相供料技术与装备,广泛应用于锅炉供料系统。供料量在2.5 t/h,供料精度在±2.0%和±1.0%以内的第三代和第四代供料器也分别开展了工业验证和样机的试制工作,并取得了阶段性的成果。煤粉燃烧器采用逆喷式回流式结构,设计工作依据其结构特征,通过模拟气流扩展角、回流区域范围、回流量、旋流强度以及温度和速度场等研究开展,再经过实际工程应用,进一步验证优化设计参数,最终实现燃烧器的逐级放大。天然气/煤粉双燃料燃烧器具有便捷切换和快速着火功能。风冷燃烧器采用内外双级旋流供风燃烧技术,具有点火迅速、燃烧稳定、燃烧效率高和初始NOx排放低等优点。随着煤粉锅炉系统测控技术向智能化、网络化和集成化方向发展。锅炉烟气脱硫除尘采用NGD高倍率灰钙循环脱硫技术,具有占地小,运行成本低等特点,在低钙硫摩尔比下,系统脱硫和除尘效率分别达到90%和99.95%以上。低温炭基预氧化脱硝耦合NGD协同烟气净化技术具有工艺简单,耗水少,废物资源再利用,无二次污染产生等优点,更加适合于煤粉工业锅炉的烟气净化。煤粉工业锅炉在发展历程中通过关键技术和装备优化升级,在大型化、模块化和系列化方向已取得成效,在节能性、环保性和经济性等方面较常规工业锅炉具有显著优势,技术已达到世界先进水平。未来随着国家能源结构优化,天然气/煤粉锅炉、低氮燃烧、生物质复合半焦粉及协同化烟气净化等技术的开发与成熟,煤粉工业锅炉技术将成为煤炭清洁燃烧利用主要技术之一。     

高挥发分不黏煤作高炉喷吹煤的可行性研究

针对株洲洁净煤公司炼焦煤资源紧张、产品结构单一等问题,在分析原煤性质的基础上,对株洲洁净煤公司选煤工艺进行改造,研究高挥发分不黏煤作高炉喷吹煤的可行性。结果表明：原生煤泥产率和灰分均较低,可采用不脱泥分选;原煤属于极易选煤,-1.80 g/cm^3浮物累计灰分只有4.00%,可将中煤导入精煤输送系统。通过将中煤系统筛上物并入精煤输送系统,矸石水直接导入辐射式浓缩机,在精煤筛增加喷水管道及若干喷嘴,精煤压滤机滤液导入浮选系统,确定浮选复合药剂用量,在尾煤压滤泵前自动加入聚合氯化铝,并添加1套自动加药系统等措施,株洲洁净煤公司介耗降低了0.2 kg/t,水分、灰分分别降低了0.70%和0.32%,精煤产率提高3.50%,尾煤水分降低9.70%,每年增加利润500万～1000万元。株洲洁净煤公司高挥发分不黏煤作高炉喷吹煤可行。     

煤粉制备系统设计优化的探讨

通过对比水泥厂余热发电煤粉制备系统与常规燃煤电厂煤粉制备系统之间存在的不同，肯定了北京琉璃河水泥厂余热发电工程煤粉制备系统在减少系统建筑尺寸、增加系统布置灵活性方面的特点和优势，根据该系统运行中出现的不足，提出了改进意见。     

高固气比状态下的粉煤气力输送

在自建的气力输送系统上,进行了高固气比状态下粉煤气力输送研究.分别在内径为15、20、32 mm的管道中进行了输送实验,考察了操作参数对粉煤质量流量、固气比、表观气速等气力输送特征参数的影响.结果表明,输送固气比达到200～580 kg•kg^-1;随气体流量增加,粉煤的质量流量增大,而固气比降低;与输送压力的影响相比,管径对粉煤质量流量的影响程度更为显著;给出了基于本系统描述各参数之间相互关系的经验方程,表明较小的气量和较大的输送管径更有利于实现高固气比状态下的粉煤气力输送.     

煤粉加工配送中心关键技术及经济性分析

煤粉加工配送中心是高效煤粉锅炉的配套系统,其不同于火电厂炉前制粉系统,它需适应单个锅炉房燃料消耗少,区域内需求燃料的锅炉房网点多的特性,因此在安全环保前提下必须具备集中制备和存储的特点,本文针对煤粉加工中心这一特殊性,对比分析了煤粉加工配送中心系统的"一步法"和"两步法"2种生产工艺,论述了备煤、干燥、磨制和仓储配送单元的关键设备,对项目建设提供选型依据,并对煤粉加工及配送成本进行经济分析。结果表明,"一步法"工艺占地面积小、投资成本低、潜藏危险较高,"两步法"生产运行相对安全,但占地偏大、投资稍高;总结出全自动煤粉热风炉、雷蒙磨煤机和煤粉储罐是区别于火电厂制粉系统的关键设备;计算出每吨成品煤粉加工费用约为145.51元,配送费用是火车运输价格最低约为621.31元,汽运价格适中,罐车配送价格最高为1733元;最后以神东公司煤粉加工配送中心作为实例,从生产运行、环境、自动化等方面展示其应用效果。     

甲烷对煤粉着火的实验研究与模型计算

依据零值边界梯度着火理论,建立煤粉颗粒群与甲烷的混合着火模型。采用该模型对煤粉颗粒群与甲烷混合物在滴管炉中的着火孕育时间实验进行模拟,通过与实验结果的对比,表明该模型计算得到的结果与实验结果符合较好。