發(fā)布時(shí)間：2020-09-27 09:26

　　 煤粉清潔燃燒技術(shù)是滿足我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),緩解污染物排放問題中較為合理的方式。課題組與合作企業(yè)經(jīng)多年研制的高效低NOx煤粉燃燒器,搭載在改造后的YLW-7000MA型有機(jī)熱載體鏈條爐上運(yùn)行多年。此燃燒器以液排渣方式運(yùn)行,燃燒室內(nèi)工作環(huán)境惡劣,長時(shí)間運(yùn)行爐襯極易被侵蝕。企業(yè)結(jié)合生產(chǎn)需求,利用水冷夾套式結(jié)構(gòu)對燃燒器爐襯冷卻以實(shí)現(xiàn)“以渣抗渣”,該冷卻方式下燃燒器運(yùn)行穩(wěn)定。經(jīng)測試表明:燃燒器正常工作時(shí),爐膛尾部煙氣排放指標(biāo)低于國家標(biāo)準(zhǔn)限定值,鍋爐熱效率達(dá)到90%以上,此項(xiàng)技術(shù)目前已滿足市場推廣的條件。燃燒器冷卻過程,冷卻水吸收燃燒器爐襯內(nèi)熱量后產(chǎn)生大量熱水。對于蒸汽及熱水鍋爐,冷卻水可被系統(tǒng)利用;有機(jī)熱載體爐利用導(dǎo)熱油作為傳熱載體,系統(tǒng)本身無熱水需求,若企業(yè)生產(chǎn)無熱水需求,此方式會造成熱能的極大浪費(fèi)。為擴(kuò)大此煤粉燃燒器在有機(jī)熱載體鍋爐上的適用面,本文在項(xiàng)目組前期研發(fā)工作的基礎(chǔ)上,擬對燃燒器采用導(dǎo)熱油進(jìn)行冷卻,主要研究內(nèi)容包括螺旋盤管式燃燒器的研制與安裝、燃燒器水冷實(shí)驗(yàn)情況、爐襯結(jié)構(gòu)數(shù)值分析以及燃燒器油冷方案分析等部分。首先,本文對用于導(dǎo)熱油冷卻的螺旋盤管式煤粉燃燒器進(jìn)行了設(shè)計(jì)及制造,并將加工制得的燃燒器成功搭載在爐膛上。燃燒器冷卻結(jié)構(gòu)管徑參數(shù)選取較為關(guān)鍵,從導(dǎo)熱油流速、抗負(fù)荷波動能力及盤管加工難度等方面綜合確定管徑為Ф108x6。給定結(jié)構(gòu)下經(jīng)理論計(jì)算得到燃燒器爐襯的理論參數(shù),通過數(shù)值分析結(jié)論指導(dǎo)銷釘?shù)牟贾�。設(shè)計(jì)參數(shù)下經(jīng)制造加工及安全檢測后,所得燃燒器滿足設(shè)計(jì)要求。新制燃燒器的結(jié)構(gòu)特性導(dǎo)致其安裝尺寸大于爐膛安裝通孔,對爐膛安裝孔進(jìn)行擴(kuò)大改造,燃燒器與爐膛完成安裝匹配。其次,基于安全考慮,對水在螺旋盤管式燃燒器內(nèi)的流動進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,分析了爐襯結(jié)構(gòu)覆渣及傳熱的影響因素,并對燃燒器能效及環(huán)保指標(biāo)進(jìn)行測試。結(jié)果表明:水冷方式下燃燒器爐襯表面能穩(wěn)定覆渣,渣膜的穩(wěn)定性受煤質(zhì)影響,選用煤質(zhì)的熱值與灰熔點(diǎn)應(yīng)匹配,灰分適中,且灰渣黏溫曲線在流動階段應(yīng)較為平緩。此外,合理確定給煤量及冷卻水流量均能利于燃燒器覆渣過程。燃燒器爐襯傳熱量隨水流量及燃燒負(fù)荷增加而增加;過量空氣系數(shù)對傳熱量的影響來自于燃燒溫度與火焰動力的綜合作用。燃燒器正常運(yùn)行時(shí),鍋爐不完全燃燒熱損失及排煙熱損失均優(yōu)于常規(guī)燃煤鍋爐,無脫硝設(shè)備下,NOx排放值低于150mg/m3。再次,利用有限元法建立燃燒器爐襯結(jié)構(gòu)的簡化模型,分析了渣釘情況、油側(cè)對流換熱系數(shù)及渣層狀況等因素對爐襯溫度分布的影響。結(jié)果表明:管壁溫度受渣釘數(shù)影響很小,銷釘溫度及固液渣層交界面溫度隨銷釘數(shù)增加明顯降低。銷釘布置比率越大,銷釘溫度分布越均勻,管壁溫度變化很小。固渣層厚度主要對爐襯起保護(hù)作用,渣釘長度對維持固渣層厚度影響很大。對流換熱系數(shù)較低時(shí),可通過調(diào)節(jié)流速實(shí)現(xiàn)爐襯溫度的控制,滿足冷卻需求的前提下,導(dǎo)熱油流速不宜盲目過高。液渣層導(dǎo)熱系數(shù)增加,爐襯溫度升高明顯,起爐時(shí)液渣層為固渣狀態(tài),各溫度點(diǎn)均超過許用溫度,但熱壓作用下固渣層很快熔融,爐襯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,導(dǎo)熱油運(yùn)行安全。最后,從冷卻度、渣釘溫度及管壁溫度驗(yàn)證燃燒器采用導(dǎo)熱油能滿足冷卻要求。單泵作用下,導(dǎo)熱油流量滿足爐膛受熱面及盤管燃燒器冷卻的流量需求。新制燃燒器管壁溫度分布較不均勻,可從管間填充物、渣釘參數(shù)及多管程結(jié)構(gòu)等角度優(yōu)化,以達(dá)到適當(dāng)減小傳熱量及弱化熱集中的目的,提高螺旋盤管式煤粉燃燒器的負(fù)荷適應(yīng)能力。
【學(xué)位單位】：廣東海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TQ534
【部分圖文】：

廣東海洋大學(xué)碩士學(xué)位論文因受熱不均結(jié)焦而產(chǎn)生重大安全隱患[16]。效低 NOX煤粉燃燒器在有機(jī)熱載體爐上的應(yīng)用改造前有機(jī)熱載體鏈條爐海某企業(yè)鍋爐房原有一型號為 YLW-7000MA 的有機(jī)熱載體鏈條鍋爐圖 1-1。鍋爐側(cè)墻及前墻由多根爐管并聯(lián)盤制，構(gòu)成煙氣輻射受熱面低溫蛇形管串聯(lián)構(gòu)成系統(tǒng)對流受熱面。爐正常運(yùn)行時(shí)，爐排上燃煤經(jīng)燃燒過程產(chǎn)生高溫?zé)煔�，煙氣依次在爐放熱，后進(jìn)入鍋爐本體尾端沖刷高溫蛇形管及低溫蛇形管受熱面，最體進(jìn)入尾部換熱設(shè)備。循環(huán)導(dǎo)熱油以下進(jìn)上出的方式，與煙氣流向逆入爐膛尾部的低溫蛇形管和高溫蛇形管對流受熱面吸熱升溫，最后進(jìn)熱面。

圖 1-1 改造前有機(jī)熱載體鏈條爐2 高效低 NOx 煤粉燃燒器在有機(jī)熱載體爐上的運(yùn)用題組與上海某合作企業(yè)在煤粉工業(yè)鍋爐領(lǐng)域進(jìn)行了長達(dá)十年左右的研機(jī)熱載體鏈條鍋爐結(jié)構(gòu)改造，成功將研究成果運(yùn)用于企業(yè)生產(chǎn)。該項(xiàng)備是高效低 NOx煤粉燃燒器，結(jié)構(gòu)簡圖如圖 1-2。有機(jī)熱載體鏈條爐的見文獻(xiàn)[17]，經(jīng)改造后的高效低 NOX粉煤燃燒器有機(jī)熱載體爐系統(tǒng)如圖

圖 1-3 高效低 NOX粉煤燃燒器鍋爐系統(tǒng)圖燃燒裝置的工作原理是：正常運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)滿足輸送煤粉的需要，中心進(jìn)入，二次風(fēng)沿燃燒器切向進(jìn)入?yún)⑴c燃燒，煤粉氣流經(jīng)離心力作爐襯表面附壁燃燒，煤中灰分在熱壓作用下變成熔融狀態(tài)，液態(tài)熔渣燒器的落渣出口排出，進(jìn)入爐膛內(nèi)的是較為干凈的高溫?zé)煔饬��？赡芤种?NOx生成量，燃燒器采用了低過量空氣系數(shù)、空氣分級燃燒同時(shí)實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)化燃燒與污染控制的雙重功效，具體表現(xiàn)為：煤粉氣流著火后，煤粉中的揮發(fā)分受熱析出首先開始燃燒，燃燒室內(nèi)高，為燃燒過程的持續(xù)提供熱環(huán)境。由于燃燒空間較小，煤粉中固定以 1600℃以上溫度在燃燒室內(nèi)高效旋風(fēng)燃燒。此階段總供風(fēng)量略小于的空氣量，由于燃燒供氧不足，此時(shí)，熱力型 NOx生成被抑制，燃料型氣氛中部分被還原成 N2，從而生成的總 NOx量得到有效抑制。燃燒器出口煙氣進(jìn)入爐膛后，煙氣中含有大量還原性氣體，通過配給未燃盡成分燃燒充分，此階段爐膛溫度在 650℃～900℃之間，熱力型

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本文編號：2827705