無煙煤循環(huán)流化床內(nèi)流動、燃燒與磨損的研究.pdf

1、近年來，CFB鍋爐技術(shù)得到了迅速發(fā)展，其良好的運行特性成為燃燒無煙煤的首選。由于CFB內(nèi)的流場復(fù)雜，造成目前對于CFB內(nèi)的流動、燃燒以及磨損特性缺乏深入了解；同時現(xiàn)有的研究大多局限于圓形截面流化床，對矩形流化床內(nèi)的流動、燃燒及磨損特性缺乏系統(tǒng)研究。本文以中國鋁業(yè)貴州分公司130t/h無煙煤CFB鍋爐為原型，對矩形截面流化床內(nèi)的流場以及磨損特性進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上，對廣東粵陽電廠440t/h無煙煤CFB鍋爐進(jìn)行了燃燒優(yōu)化分析。旨在通過

2、對無煙煤CFB鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行全面分析，為合理組織爐內(nèi)燃燒過程，降低爐內(nèi)磨損，優(yōu)化和改善該類型鍋爐的運行打下良好基礎(chǔ)。 首先根據(jù)中國鋁業(yè)貴州分公司130t/h無煙煤CFB鍋爐為原型建立了矩形流化床鍋爐冷態(tài)試驗系統(tǒng)，并采用PIV技術(shù)和光纖探針系統(tǒng)測量了矩形冷態(tài)流化床內(nèi)的流場特性。結(jié)果表明：爐內(nèi)結(jié)構(gòu)對流場特性有重要影響。密相區(qū)顆粒的運動過程主要是以氣泡尾跡攜帶上升為主。受爐膛后墻漸擴(kuò)截面的影響，顆粒更容易對后墻形成較大沖刷。過渡區(qū)后墻防

3、磨層的存在，加劇了顆粒從截面中心向后墻的橫向運動趨勢，顆粒對后墻的沖擊明顯，同時在臺階處形成一個局部高濃度區(qū)域，造成因截面突變而引起的臺階效應(yīng)。稀相區(qū)顆粒受角落效應(yīng)和出口效應(yīng)的影響，在前墻與左墻的夾角處磨損嚴(yán)重。爐膛出口左墻的顆粒受到出口效應(yīng)的強烈影響，已經(jīng)不再呈現(xiàn)環(huán)核流動分布；爐膛出口前墻左角的沖刷現(xiàn)象更劇烈。顆粒濃度由中心到邊壁處逐漸增加，隨著軸向高度的增加，顆粒濃度呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢。隨著截面氣速的增加，邊壁處的顆粒濃度變化要大于

4、中心區(qū)域。 為了研究分級送風(fēng)對矩形CFB內(nèi)流場特性以及磨損特性的影響，采用雙流體模型對不同截面風(fēng)速、一二次風(fēng)配比、上下二次風(fēng)配比、前后二次風(fēng)配比、顆粒直徑、出口結(jié)構(gòu)、噴入角度、噴入動量下的顆粒運動規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬。并對不同燃燒工況下的產(chǎn)物分布特性進(jìn)行了分析和比較，得到了改善爐內(nèi)燃燒狀況以及磨損分布的一些有效措施：合理控制爐內(nèi)過量空氣系數(shù)，降低爐內(nèi)平均截面風(fēng)速；適當(dāng)增加二次風(fēng)的份額；對于前后二次風(fēng)采用均勻配比；選擇合理的給煤粒徑

5、分布；減小爐內(nèi)的不規(guī)則區(qū)域存在；降低二次風(fēng)的噴入動量；采用較大的二次風(fēng)噴入角度。 對燃用無煙煤的CFB鍋爐的優(yōu)化測試結(jié)果表明，運行參數(shù)對灰渣含碳量、排煙溫度和鍋爐效率以及污染物排放有很大影響，尤其是氧量、一二次風(fēng)比、負(fù)荷、床溫、床壓和Ca/S比等。適當(dāng)增加稀相區(qū)的氧氣濃度有利于無煙煤的燃盡；煤質(zhì)改善后有利于提高鍋爐效率；適當(dāng)增加二次風(fēng)配比有利于改善無煙煤的燃燼。并且根據(jù)優(yōu)化測試結(jié)果給出了有利于鍋爐良好運行的參數(shù)。 改變配