贫煤型预燃室旋流燃烧器的设计与试验 贫煤型预燃室旋流燃烧器的 设计与试验 西南电力试验研究所 熊宗尧 黄守级 倪德斌 李南 灰的熔化温度 王 大军 本文叙述 ’ ’! 马发电厂 ∀ 炉贫煤 # ∃ ’% 二 & 一 正∋ ’叭 ( 石二 津∋ ) &大卡 公斤 ∗ 型预燃室旋流燃烧器的设计与试验 。 肯定 了成线 , 也指出 + 存在的问题。 一 、 概 述 近年来 , 全国各大电网为了节约点 火 用油和气 , 为 了调峰节能的需要 , 和 各院 校厂所纷纷对预燃室旋流燃烧器进行 了广 泛的研究与实践 , 在不同程度上均取得 了 ...

  与试验 西南电力试验研究所 熊宗尧 黄守级 倪德斌 李南 灰的熔化温度 王 大军 本文叙述 ’ ’! 马发电厂 ∀ 炉贫煤 # ∃ ’% 二 & 一 正∋ ’叭 ( 石二 津∋ ) &大卡 公斤 ∗ 型预燃室旋流燃烧器的设计与试验 。 肯定 了成线 , 也指出 + 存在的问

  。 一 、 概 述 近年来 , 全国各大电网为了节约点 火 用油和气 , 为 了调峰节能的需要 , 和 各院 校厂所纷纷对预燃室旋流燃烧器进行 了广 泛的研究与实践 , 在不同程度上均取得 了 一定的效果 。 怡 炉系捷克制造的 &)吨 , 时中温 、 中 压固态排渣 炉 , 配备有带中间储仓的三台 − 一. .型中速磨煤机 / 十二只直流燃烧器 , 采用一次风集中布置在炉膛的正 四角上 。 该炉的结构参数和热力特性如下 ! ’ 炉膛容积 )0 )米” / 炉膛平均容积热负荷 0) 1 0 ” 大卡 , 米 ” · 小时 / 炉膛断面热强度 叭) 火 0 “ 大卡 , 米 “ · 小时 / 2 额定工况下热风温度 ∀3 0 一 ∀ )#∗ ℃ / 炉膛宽深比 4 % ) ! ) % ) 二 5 ! ∋ 燃用煤种 为三汇一矿和三汇三矿贫煤 , 煤质特性如下 ! 、 固定碳 ). , 67 灰 份 ∀ 3 % 4 ∀ 7 全水份 & % 4 ) 7 , ,’燃垅挥发份 & % 4 0 % 挥 发份拥有热量 . ∋ % 3大卡 , 公 斤 燃煤低位发热量 . ∋ ) &大卡 , 公斤 挥发份拥有热与每公斤燃料总热量之 比 ∋ % 4 8勺 ∀ ‘ ∀ .#∗〔’。 该项工作由白马发电厂 、 川南电业局 中试所和西南电管局试验研究所 共 同 承 办 , 发挥各 自优势 , 通力合作 % 充分

  了炉型和煤种的特点及单个燃烧器热功率 低的问题 , 对白一马发电厂 ∀ 炉预燃室旋 流燃烧器进行了较为合理的设计。 实践证 明 ! 冷炉点火用油每次由 . 吨降到 吨以 下 / 热炉点火由 3 吨降到 ∀0 0 一 ) 00 公斤 , 猫约点火用油 &) 7以上 。 贫煤型预燃室旋流燃烧器研制成功 , 在省内火电节能调峰方面开创了一个良好 的先例 。 二 、 装 置 本装置如图 所示 ! 设计数据见表 。 表 5 预燃室旋流燃烧器设计数据 「 名名 称称 单 位位 数 据据 备 注注 给给粉 城城 #公斤 ,小时 ∗∗∗ 9 0 000000 预预燃室 筒体体 #毫米 ∗∗∗ 必 , 4 《∗ 000 222 内内 才食食食食 : , ; 二二 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,全∀ #》0 , 4 〔∗#∗∗∗预预 燃室 筒休休「下甲甲 , ∀ 。。, ⋯⋯

  几几次风速度度 ‘米 秒 ∗∗∗ 剐

  补补 充风速度度 # 米 秒 ∗∗∗ ) 可 预预燃 室断 面面 ‘人

  示 米 3 ·· 4 ? ,,, 按 卜粉量计计 视视在热强 度度 小 生∗∗∗ 0 444 算算 预预燃室容积积 ‘大卡 厂米 ” ·· ∀ % ≅∗ ,,, 按 「粉量计计 视视在热强度度 小 时 ,, 砚少444 算 犷犷犷犷犷犷犷笋笋ΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑ Α 次次次次%%%%%%%%%%%%%%% ⋯咋纂纂纂 今今今今韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶韶,,,,, 傀傀傀 三三三三222、 以 一 、犷一 厂廿尸甲介尸,+ 州钟吮尸, 翠僻暇暇斋斋斋斋 —一 峭腐腐腐腐腐腐喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊喊干毕毕毕毕毕毕+++欢于‘ Β一 ‘一一狱狱兹 ΑΑΑΑΑΑΑΑΑ % # 扛 ,,,,,,红红二 ‘Χ ‘Β Β Β一一当尸ΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑΑ 叫口气洲护护 吃吃吃吃吃,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 5““““““““烤烤卜了‘+ 曰 , 门 , 一, Δ 毕鸽一 , 舀二二二琴翻翻一 ΕΕΕΕΕΕΕΕΕΕΕΕΕΕΕ口口、 户壑全一Δ巡巡巡巡巡巡巡巡 叫‘曰曰曰曰曰曰曰曰曰目目目目 崖数夔夔翼纂蠢攀攀攀攀攀攀攀攀攀攀攀攀攀 豁豁豁豁豁555畏畏畏畏 护6了了 广广广 %” ”丫 ’ 漏一一 盆盆盆盆盆盆盆盆盆盆盆盆盆盆盆盆盆盆盆盆盆盆 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 峨勿勿 5一一均压风箱 / ∀ Β—预燃筒体 / 图 3—旋流燃烧器一 次风旋流叶片 / .一一补充 二次风 / )— 二次风 三 、 设计特点 ‘ 国内预燃室旋流燃烧器辅以高能电弧 或油气作点火热源 , 就点火情况去看 , 燃 用烟煤情况一般良好 , 有的只用油棉纱即 可点燃 / 对贫煤则不只看挥发份的含量 , 尚需 了解挥发份的析出成份 , 其主要指标 是含氢量的高低及碳氢化合物的多少 。 四 川三汇矿贫煤含氢量小于 ∀ 7 , 挥发份拥 有热只 占总热量的 ∋ % 4 7 。 从点燃情况来 看自然就和省外的贫煤 , 特别是和新乡电 厂燃用的贫煤 〔新乡煤 400 0大卡 , 公斤左 右声氢量大于 ∀ 7 ∗ 相比就差很多。 为此 , 该项目首先要突破点燃关 。 这里必须回顾紊流射流的一般属性和 表微本次设计的旋流燃烧器出口 气流的流 动的雷诺数! 。 Φ 荡 八 尸 之 , 飞二, 一 二丫 口1 乓3 夕分 对扩 叨 式中 Φ一气流出 口速度 #米 ,秒 ∗ Γ 一旋流燃烧器出口直径 #米 ∗ / ∃ 一空气的运动粘度 〔米 3 ,秒∗ / 从式 # ∗ 的雷诺数看 , 流体的惯性力已 % 远远大 一于枯性力 , 气体射流处于紊流状态 , 按照紊流射流的一般属性 一 , 射流里的微团 质量在作无规则的运动。 处予边界的气流 微团把自己的冲量交给与射流相接触的静 止流体层 , 青氮止流体层得到了能量 , 跟随 射流一起运动被加入了紊流射流的队伍。 边界层的速度被拖慢下来 , 质量却大大地 增加了 。 有时可增加到初始质量的 5。倍 。 所增加的量我们叫迥流量 。 流量大小和点燃能力的关系极大 , 迥 流量除和卷吸能力一旋流强度 、 出口速度 有关外 , 预燃室的结构参数也是不可忽略 而往往又被人忽略的主要的因素 。 如何设计预燃室月前采用的有带截角 Β 的碗形 , 有渐扩形 , 也有抛物线形等等 。 白马电厂 一 ’ ∀ 炉采用豹如图 覆结构 , 在气 流外 赓形成一个 Η Ι ϑ 等压的外围三角区 , 它可以储备足够数 以的高温解气 〕 旋流燃 烧器出 ≅2的射流成 为不受阻的山自射流 ,自 山的煤粉射流在这 ’2不断地进行若质员和 能 5,Κ的交换 , 提供 迥流 =代和点火热源 。 这 和前者相比 , 研 制者们认为有它优越的地 Α 方 。

  司样 , 在断 而热负菏一定的情况 一双见 图 ∗, 内迥流 2Λ 也 /5Μ一 以保持充足的空间 。 该∗ ‘ 曾经对后者注 意不够 , 使三 个 一 哇)#∗ 一 )#∗ 。 毫米相当 ≅ 热负荷3#∗ 一 ∀#∗ 又 0 4 人 卡、米 “小时的预燃室未被点燃。 说明断 面热负荷或‘断面尺 寸对内迥流区的大小 当 然也包括外迥流区起着决定的作用 , 对于 该厂贫煤选 用断面热负荷 4 1 0 “ 大卡 , Ν 米 “ 小时 , 有着较为合理的着火前沿。 除 了创造稳定的可靠的着火前沿之外 , 阿累尼乌斯定律指出 ! 温度对化学反应速 度的巨大影响表现在反应常数上 。 可 以用 式 # 3 ∗ 来表达 ! Λ 一丸翰 ! ≅ Ο ∗ Λ 一化学反应速度常数 / Λ 。 一原始化学反应速度常数 / − 一燃煤的活能 / Π 一气体的通 用常数 / Θ 一绝对温度 式 # 3 ∗ 说明化学反应速度常数和绝 对温度的指数成正比 。 换言之 , 反应常数 按温度的指数关系进行增长 。 因此 , 提高 着火段及稳定着火段的温度则是仅次于着 火前沿的第二个重 大问题 。 保持稳定着火段温度的两点措施是 ! % 采用补充风 。 该炉预燃室一次风量只有 0 0 0标米 ” , 小时 , 下粉量只有 0 0 0公斤 , 小时 。 国 内预燃室多在 3 0 0 0公斤 , 小时左右 , 为 了 提高并保持稳定着火段 的温度 , 必须提高 燃烧份额 。 根据 Ρ Σ 】ΤΥ+ 等人的研究 , 碳 与不同物质的反应速度率 ! 碳与二氧化碳 ! 5 / 碳与水蒸汽 ! ∀ / 碳与试! 川 ) 说明 厂碳 与氧的反应速 率高得多 〕 当 ,而。标米 ‘, 小时的 轼以消耗尽 以后 , 势 必造成燃烧过程的停滞与中断 , 所以在 &#∗ 0 毫米处加入 ∀ ∋ % ) # 。的补充风 , 即保持一次 风 有较 高的煤粉浓度 · #产 二 0 % ∋ 公斤 厂公 斤卜又补充一次风 中氧量的不足 , 使反应 过程得以持续发展 。 研制者们 认定这对于 燃烧低挥发份贫煤 , 在这特 定条件下是有 益的 。 3 % 采用一定的稳定着火段长度 。 这是保持稳定着火段温度的第二项措 施 , 以此来保证煤粉微粒在筒体内的反应 时间以增大 燃烧份额。 尽管下粉量仅为 0 #∗0 公斤 , 小时 , 其放出的热功率比相应 的给粉量的预燃室为大 , 向炉内提供更多 的热量 。 碳微粒在稳定着火段内 , 保证稳定着 火和 自身的气化进入氧化冷却段 。 在氧化冷却段内 , 布置有环形的二次 风。氧化冷却段的主要标志是 ! # ∗结构为渐 扩’型 , 以增大 出口面积 , 增加 向炉内投射 的热量 , 降低其本身的温度 , 起到相对的 冷却作用 。 % # 3 ∗ 环形二次风不旋转 , 减 小扰动 , 尽量使其不和高温的碳粒及高温 的可燃气体混合发生化学反应释放热量。 二次风的作用仅使氧化冷却段内的筒壁附 近造成氧化性气氛 , 并冷却筒壁 , 不被高 温烧坏或浸蚀 。 原则上预燃室的功能是实 现 自身的稳定着火和气化 。 这样一部份残 余焦碳和一部份可燃气体进入到锅炉燃烧 室后 , 吸收炉内的氧气进行二次燃烧 , 放 出潜在的化学能 。 这时的炉温虽然不算太 高 , =55Β 是 可燃气体的空间反应比碳粒的表 面反应速度高得多 , 使碳粒在炉内的燃烬 度比没有预燃室高 。 本装置的设计意图就是这样来维持预 燃室 自身的着火稳定和点火功能 。 四、 试验·及效益 ∀ ’自马发电厂 月正式投入运行 , ’ ∀ 炉预燃室于冲∋∀ 年 ∋ 一次点火成功 , 收到 + 第二次上少卜ς5 「5琴卿 一娜#∗#∗ ϑ , 共同的漏个 规律是在离开筒体 5佣毫米时 , 脚为热址 良好的 一节油效果/ 经过半年的运行实践考 验后 、‘ ∗ ,邺.年 ) 月对该炉预燃室进行了 一次性能测试 , 结果如下! % 着火 投油后即投煤粉 , 煤油棍烧 . 一 0分 钟后 % 即能断油自动稳燃。 从测试数据来 看倪图 3∗! 向锅炉大址投射 , 温度都有降低的趋势 #这中间还包括未抽气的热电偶热极点向冷面 散热 ∗Ω 次风粉连奋浓君君 ΑΑΑ Α % 一 月堵沪

  造价 ? 一竹约价值 州≅∋& Α % ∃ , Α 5 / %∃ ∗ 一 / , + + + ? / % − + , 元Β 以上钊一势

  油价 ∋ %+ )+ Χ )/ + & 、 ‘ / 二 ∗5 。 元 。 则年经济节约价值 为( ) , + +洲元‘, 六 、 参考文献 % ∃ 劣质烟煤发电技术经济问题文集 水和电力科学研究 院主 编 / , 实用气体动力学 0 · 8 · 阿勒拉莫维奇著 5 ∃ 粉煤燃烧与气化 Δ ∃ Ε ∃ Φ Γ # # ∀ , Ε ∃ Η ∃ Ι 0ϑ ∀ ∀ ) ∃ 燃煤锅炉燃烧调整试验

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