燃煤锅炉受热面煤灰粘接特性测试方法的研究

摘要

卫燃带是实现低质燃煤锅炉稳定高效燃烧最有效最简单的方法，国内外低质燃煤锅炉几乎都采用卫燃带稳燃，但卫燃带容易引起炉内结渣。针对低质燃煤锅炉卫燃带的防结渣设计难题，提出了研究卫燃带材料上沉积煤灰渣粘接特性的煅烧实验与振动测试方法，研究并设计了振动式灰渣粘接特性测量装置。该装置的特点是振源的振幅和频率可控，实验原理简单，结构简单紧凑，装置部件较少，自动化程度高，实际动手操作起来也较为简单。该装置可以克服目前测试耐火材料上粘接特性的方法(目测法，气流冲刷法，刮铲法等)的共同缺点：主要依靠测试人员的经验判断，对同种结渣试样检测的重复性较差，对不同温度下对灰渣的区分度较差等。 定义了描述耐火材料上灰渣粘接特性的灰渣振落率指标。煤粉燃烧过程中的结渣主要与煤灰粒子及卫燃带的表面温度有关，当温度逐渐升高时，煤灰在卫燃带表面上的沉积将由疏松的积灰逐渐过渡到紧密的结渣。疏松的积灰很容易通过振动振落，振落率近100％，紧密结合的渣则很难通过振动振落，其振落率很小，接近于0％，而介于疏松积灰与紧密结渣两者之间的灰渣沉积，其灰渣振落率在100～0％。显然，如果能获得不同燃烧温度条件下煤灰在卫燃带材料上的沉积试样，通过振动测试这些试样的灰渣振落率，则可判断不同温度条件下煤灰在卫燃带材料上的粘接特性，并提出了用于指导卫燃带防结渣设计的结渣临界温度概念及其测试方法从而为卫燃带的优化设计提供依据。 实验选取了6种不同煤质的典型燃煤电站燃料煤，将过100目筛的煤粉(最大粒度为150μm)高温灰化，进行元素分析和工业分析。取灰样0.2克疏松撒播在高铝质耐火材料板上，制成煤灰/耐火材料试样对，在高温电加热炉中恒温烧结20小时，实验结束后试样自然冷却到室温。对结渣试样进行振动测试分析，得到6种煤灰的灰渣振落率测试结果，进而分析得到结渣临界温度(带)。该结论适用于敷设此种卫燃带耐火材料的锅炉，当燃用此种或性质类似煤种时，若恰当控制炉膛温度，可有效避免结渣。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2燃煤锅炉低质煤燃烧利用概况

1.2.1低质煤对燃煤锅炉的影响

1.2.2低质煤的稳燃措施

1.3燃煤锅炉受热面的结渣问题

1.3.1燃煤锅炉受热面的结渣过程及机理

1.3.2燃煤锅炉受热面结渣的危害

1.3.3燃煤锅炉受热面结渣的影响因素

1.4卫燃带对燃煤锅炉的影响

1.4.1卫燃带对燃煤锅炉的影响

1.4.2卫燃带结渣的影响因素

1.4.3卫燃带耐火材料的研究进展

1.5燃煤锅炉结渣的国内外研究现状

1.5.1燃煤锅炉受热面结渣倾向性预测方法

1.5.2燃煤锅炉运行中结渣判别方法

1.5.3卫燃带耐火材料抗渣蚀研究

1.6本课题主要研究内容及意义

第二章卫燃带结渣机理及影响因素的实验研究

2.1煤样选取、制备及常规分析

2.1.1煤样选取

2.1.2煤样制备

2.1.3煤样常规分析

2.2煤灰制备

2.3煤灰化学分析

2.4煤灰熔融性分析

2.5卫燃带耐火材料选择及制备

2.5.1卫燃带耐火材料的选择

2.5.2卫燃带耐火材料的制备

2.6结渣试样的制备

2.6.1煤灰/耐火材料试样制备

2.6.2煅烧实验

2.7卫燃带结渣的影响因素

2.8煤灰/卫燃带耐火材料结渣机理

2.8.1煤灰/碳化硅质耐火材料结渣机理

2.8.2煤灰/高铝质耐火材料结渣机理

2.9小结

第三章灰渣粘接特性测试方法的研究与测试装置的设计

3.1灰渣粘接特性测试方法的研究

3.2振动式灰渣粘接特性测试方法的提出

3.3振动式灰渣粘接特性测试方法测试机理的定性描述

3.4可行性分析

3.5振动设备及其配套控制设备的选取

3.5.1激振器的选取

3.5.2信号发生器的选取

3.5.3功率放大器的选取

3.6弹性夹持机构的设计

3.6.1刚性支架的设计

3.6.2弹性钢板的选取

3.6.3滑动槽的设计

3.6.4被测试样固定夹的设计

3.6.5弹性夹持机构整体设计

3.7振动式灰渣粘接特性测试装置的组装

3.8振动式灰渣粘接特性测试装置的改进措施

3.8.1弹性钢板固定方式的改进措施

3.8.2刚性支架与弹性钢板固定方式的改进措施

3.9小结

第四章振动式灰渣粘接特性测试装置的改进

4.1测试实验准备

4.2弹性钢板刚度对振动效果的影响

4.2.1弹性钢板长度变化对振动效果的影响

4.2.2弹性钢板厚度变化对振动效果的影响

4.3激振器振动频率和振幅对振动测试效果的影响

4.3.1激振器振幅变化对振动测试效果的影响

4.3.2激振器振动频率变化对振动测试效果的影响

4.4振动时间对振动测试效果的影响

4.5小结

第五章振动式灰渣粘接特性测试装置的应用

5.1耐火材料上灰渣粘接特性

5.1.1斗笠山煤灰/耐火材料结渣试样灰渣粘接特性

5.1.2攸县煤灰/耐火材料结渣试样灰渣粘接特性

5.1.3泸州煤灰/耐火材料结渣试样灰渣粘接特性

5.1.4冷水江煤灰/耐火材料结渣试样灰渣粘接特性

5.1.5平顶山煤灰/耐火材料结渣试样灰渣粘接特性

5.1.6晋东南煤灰/耐火材料结渣试样灰渣粘接特性

5.2结渣临界温度的确定

5.3小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录(在学期间发表论文和参加课题情况)