气化炉废锅基于补气手段的防积灰结渣冷态模化机理研究

摘要

煤气化技术是煤炭清洁高效转化的主要技术之一，是整体煤气化联合循环(IGCC)技术系统、煤基多联产系统等过程的基础。气流床气化技术具有高效、洁净、煤种适应范围广等特点，是当今煤气化发展的重要方向。气流床气化炉装置由气化炉、辐射废锅和对流废锅组成。气化炉工作时，煤气由气化炉喉管进入辐射废锅，并通过内层水冷壁和外层水冷壁进行换热。从气化炉进入辐射废锅的含灰高温气流具有一定动量，会卷吸辐射废锅入口附近周围气体，从而在废锅入口附近区域产生负压区（此处负压区指压力略低于粗煤气主气流区域压力的区域），在这个压力差的影响下，主气流发生偏转，使气流中携带的飞灰触及内水冷壁表面。若飞灰为熔融状态，气流偏转打在壁面会产生结渣；若飞灰已冷却，气流偏转打在壁面会产生积灰。针对此问题，本文通过在负压区补气的方法减小废锅内部的负压，减少气流偏转，从而改善废锅内壁积灰结渣现象。 本文通过冷态模拟的方法，对不同补气量、不同补气方式对废锅积灰结渣的影响进行了研究。首先对冷态模化实验、负荷变化实验和改进实验进行了颗粒贴壁量测试。结果表明，补气的方法对减小负压、减轻气流偏转有积极效果，冷态模化实验最佳补气量为主气流流量的10%，达到最佳补气量后，补气量的再增加对减小负压效果影响不大；负载减小时，补气的方法效果更佳，而负载加大后，对废锅结渣影响较大，最佳补气量为16%，说明此方法适用于现有负荷和减小负荷的情况；当补气气流更均匀，即能更好地覆盖负压区域，补气对减小负压产生的效果将会明显变好，冷态模化实验最佳补气量变为3%；而补气孔径向位置对减小负压的影响区别不明显，实际应用中可根据实际设计要求进行补气。而后本文选取工况进行了气流速度流场测试，印证了上述结论。

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