流化床燃烧过程中煤颗粒特性对灰渣形成特性的影响

摘要

煤颗粒在流化床燃烧过程中的灰渣形成特性对锅炉的设计,运行具有很大的影响.不同特性的煤颗粒具有不同的灰渣形成特性,而即使同属一煤种的煤颗粒之间的特性也会存在较大的差异.本文开展了煤颗粒特性对灰渣形成的影响的研究.本文在概述了国内外关于在流化床燃烧过程中煤颗粒特性对灰渣形成特性影响的研究现状的基础上开展相关研究.通过采用ZnCl<,2>溶液浮选和筛分的方法把义马烟煤煤样按密度和粒径分成具有不同特性各档颗粒,并在所建的小型流化床燃烧实验台上进行了各颗粒档的多工况燃烧实验.通过对燃烧形成的底渣和飞灰的粒度分布、份额及其含碳量等特性的分析,获得不同密度和粒径下的灰渣形成特性,以及燃烧时间的影响特性.实验结果表明:(1)同一种煤中,各煤颗粒的性质是不同的,随着密度的增大,煤颗粒的挥发分、碳、氢、氮、氧的含量降低、热值降低,灰分含量增加.(2)对于含灰量较低的低密度颗粒经流化床燃烧后几乎不生成底渣,其燃烧过程主要以单收缩核模式进行;而含灰量较高的密度较高的颗粒则生产大量的底渣,其燃烧过程主要以双收缩核模式进行燃烧.(3)在燃烧时间和入炉粒径相同的条件下,随着密度的增大,底渣份额增加,底渣中细颗粒份额明显减少,底渣的燃尽率下降.(4)随着入炉煤密度的增加,入炉颗粒粒度对底渣粒度分布的影响程度逐渐增加.在实验研究基础上,以所建的考虑爆裂,破碎及磨损等过程的煤颗粒流化床燃烧模型对燃烧时间为5分钟和20分钟的实验工况下的实验数据进行了拟合,然后预测了各颗粒档在燃烧时间为30分钟时的灰渣特性,预测结果与实验结果总体上吻合.最后,在一台0.5MW大型循环流化床燃烧试验台上进行了义马烟煤的流化床燃烧特性实验研究,重点讨论了该煤种的灰渣形成特性,并给出燃用该煤种的锅炉的设计和运行建议.

目录

文摘

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第一章绪论

§1.1引言

§1.2流化床燃烧技术

§1.3煤颗粒特性对流化床的影响综述

§1.3.1煤的颗粒特性对流化床燃烧的影响

§1.3.2煤颗粒特性对流化床炉内传热的影响

§1.3.3煤颗粒特性对流化床锅炉点火、运行的影响

§1.3.4煤颗粒特性对流化床锅炉设计的影响

§1.4本文选题背景和研究内容

§1.4.1本文选题背景

§1.4.2本文的主要研究内容

第二章 文献综述

§2.1煤颗粒特性对流化床灰渣排放特性影响的文献综述

§2.2影响灰渣形成特性的炉内过程的文献综述

§2.2.1煤颗粒破碎特性的研究现状与结论

§2.2.2煤颗粒磨损的研究现状

§2.3本章小结

第三章实验研究装置及方法

§3.1实验目的

§3.2试验装置

§3.2.1系统简介

§3.2.2实验台主要部件简介

§3.3实验过程介绍

§3.3.1煤样的制备

§3.3.2床料的制备

§3.3.3燃烧试验过程及实验数据的获得

§3.3.4实验工况及其选取

§3.4测试仪器

§3.5实验误差来源及减小措施

§3.6本章小结

第四章煤颗粒特性对流化床灰渣形成影响的分析

§4.1煤样分选结果

§4.2实验现象描述与分析

§4.3不同密度颗粒的灰渣形成特性

§4.3.1不同密度下的底渣、飞灰含碳量以及底渣和飞灰的质量份额比

§4.3.2不同密度下的底渣粒度分布

§4.3.3不同密度下的飞灰粒度分布

§4.4粒径对灰渣形成过程的影响

§4.4.1粒径对燃烧过程中底渣粒度分布的影响

§4.4.2粒径对燃烧过程中底渣份额、飞灰份额及底渣、飞灰含碳量的影响

§4.5结论

第五章 煤颗粒在流化床中燃烧的数学模型

§5.1炉内过程描述

§5.2炉内燃烧行为模型简介

§5.2.1煤颗粒的爆裂模型

§5.2.2煤颗粒的磨损模型

§5.2.3焦碳燃烧模型

§5.3数学模型的建立与求解

§5.3.1单核燃烧模型的建立与求解

§5.3.2双缩核燃烧模型的建立与求解

§5.4模型结果与实验结果的对比讨论

§5.5本章小结

第六章大型循环流化床实验台燃烧试验

§6.1试验装置

§6.1.1系统简介

§6.1.2试验台各主要部件设计简介

§6.1.3系统及各部件设计结构参数

§6.1.4运行方式

§6.1.5测试仪器

§6.2试验内容

§6.3实验准备

§6.3.1燃料准备

§6.3.2试验工况安排

§6.4试验结果及分析

§6.4.1入炉燃料特性分析

§6.4.2入炉物料粒度筛分

§6.4.3燃烧特性试验结果及分析

§6.4.4循环流化床燃烧着火特性

§6.4.5循环流化床燃烧运行稳定性

§6.4.6循环流化床燃烧成灰特性

§6.4.7燃烧效率

§6.5结论

第七章全文总结

§7.1研究总结

§7.2研究展望

参考文献

致谢