循环流化床锅炉运行参数对飞灰和灰渣特性的影响

摘要

循环流化床锅炉是一种比较成熟的洁净煤燃烧技术，适合我国国情，在我国得到大力发展。但是在运行中出现诸多问题，如结焦、积灰和飞灰含碳量偏高等，均与运行参数有密切关系。
　　 作者以某电厂480t/h循环流化床锅炉为研究对象，针对锅炉运行中存在的问题进行了燃烧调整试验，并研究了飞灰含碳量的分布特性。本文采用压汞仪和扫描电镜分别对不同工况下入炉煤、飞灰和灰渣进行实验研究，并引入分形理论进行分析。在此基础上，提出了循环流化床锅炉运行参数与飞灰和灰渣分形维数的关系式。
　　 通过对480t/h循环流化床锅炉进行的燃烧调整获得了不同负荷下的最佳运行工况，并得出运行参数与飞灰含碳量的关系。结果表明，增加氧量和降低一次风量可以降低飞灰含碳量，风室压力的选择与氧量和一次风量有较大联系，高风压适合低一次风和低氧量运行。
　　 飞灰含碳量随着粒径的变化具有峰值特性，粒径为37μm区飞灰含碳量达到峰值，含碳量大于10％，且份额大约占50％，而48～78μm低含碳区飞灰含碳量低于7％。因此峰值区飞灰是造成机械未完全燃烧热损失的主要因素。
　　 压汞实验结果分析表明:飞灰的平均孔隙率（峰值区50.461％、低含碳区34.100％）、比体积（峰值区688.333 mm3/g、低含碳区410.400 mm3/g）、比表面积（峰值区3.082 m2/g、低含碳区2.580 m2/g）明显高于煤的平均孔隙率(7.208％)、比体积（71.467 mm3/g）、比表面积(0.576 m2/g)和灰渣的平均孔隙率(14.277％)、比体积（90.920 mm3/g）、比表面积(0.881 m2/g)。灰渣由于没有微孔，其平均孔径(9432.196nm)明显较煤(870.654nm)和飞灰（峰值区2037.189nm、低含碳区2079.635nm）大。
　　 煤、飞灰和灰渣具有很好的分形特性，灰渣的分形维数（平均值2.861）普遍比煤（平均值2.527）和飞灰（峰值区2.227、低含碳区2.694）的大，低含碳区飞灰的平均分形维数较峰值区平均分形维数大。对于飞灰而言，在炉内停留时间越长，分形维数越大。
　　 采用SEM图像对峰值区和低含碳区的微观形貌进行了分析，前者飞灰可以分为致密实心体和具有少量孔隙的椎体，后者的飞灰可以分为蜂窝状体、旋涡体和孔隙较大且具有塑形痕迹的不规则体结构。作者应用Hausdorf方法对飞灰扫描电镜(SEM)图像进行表面分形维数计算。结果表明，飞灰的SEM图像具有很好的表面分形特征，与基于压汞实验的飞灰分形维数较为一致。
　　 本文在综合考虑一次风量、氧量、床温、风室压力影响的基础上，提出了分形维数分别与飞灰含碳量和灰渣含碳量之间的关系式。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 我国能源与环境的现状和发展趋势

1．2 循环流化床锅炉技术研究动态

1．2．1 宏观技术研究动态

1．2．2 微观技术研究动态

1．3 课题研究内容

1．4 本章小结

第二章 分形维数计算方法分析

2．1 分形维数的特点

2．2 基于压汞实验的分形维数计算方法

2．3 基于扫描电镜图像的分形维数的计算方法

2．4 本章小结

第三章 480t/h循环流化床锅炉燃烧试验

3．1 480t/h循环流化床锅炉概况

3．1．1 锅炉系统

3．1．2 锅炉存在的问题

3．2 燃烧调整试验

3．2．1 给煤粒度特性

3．2．2 总风量的影响

3．2．3 一次风量的影响

3．2．4 风室压力的影响

3．3 本章小结

第四章 480t/h循环流化床锅炉飞灰微观特性分析

4．1 燃料微观特性分析

4．2 飞灰粒径和含碳量分布特性

4．3 运行参数对飞灰孔隙结构特性的影响

4．4 运行参数对飞灰分形特性的影响

4．4．1 氧量对飞灰分形维数的影响

4．4．2 一次风量对飞灰分形维数的影响

4．4．3 风室压力对飞灰分形维数的影响

4．4．4 床温对飞灰分形维数的影响

4．4．5 运行参数与飞灰分形维数的耦合

4．4．6 飞灰粒径对分形维数的影响

4．5 飞灰扫描电镜图像分析

4．6 本章小结

第五章 480t/h循环流化床锅炉灰渣微观特性

5．1 灰渣孔隙结构特征及随运行参数的变化

5．2 运行参数对灰渣分形特性的影响

5．3 灰渣与燃料和飞灰微观特性的比较

5．4 本章小结

第六章 全文总结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

硕士期间发表论文