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生物质颗粒燃烧机 下摆时冷灰斗内结渣的试验和数值仿照
编辑:温州立超电子科技有限公司   发布时间:2018-03-28

引言     生物质颗粒燃烧机可在高下方向±20。~300的范围内摆动,具有调温幅度大,疗养灵敏,设备大略,不需要增加附加受热面和功率消耗等优点。当负荷较低或炉膛吸热较多时,生物质颗粒燃烧机喷口向上摆动。负荷较高或因炉内沾污而使炉膛入口烟气温度低落时,生物质颗粒燃烧机向下摆动[1]。     运行实践表明,摆动式生物质燃烧机运行进程中如上倾角过大,会增加不完全燃烧丢失,飞灰可燃物增加0.5%~1%,排烟温度约增加5%~8%[1]。对于低灰熔点的燃料,还会引起过热器或再热器结渣,低负荷时上倾角过大还会产生燃烧不稳。而下倾角过大,可以或许会引起冷灰斗结渣,甚至产生煤粉聚积,积存量大时可以或许会引起炉内爆燃。     本文根据某厂600 MW汽锅按模化实践建立试验台,对生物质燃烧机水平和下摆条件下的冷灰斗内灰渣聚积特性结束试验分祈,同时结合炉内结渣进程的数值仿照,采用随机轨道模型跟踪大量颗粒,综合考虑颗粒和壁面的碰撞频率、渣层特性和粘结效率,研究生物质燃烧机下摆条件下的冷灰斗内结渣进程。 2试验研究     某厂600 MW燃煤汽锅采用四角支配摆动式燃烧器,有关结构和筹划参数见文

[2]。按模化实践建立冷模试验台架结束冷态模化试验,采用平衡通风,炉膛坚持微负压并担保炉内运动进入第二自模化区。试验遵照气固多相运动模化准则‘3],选取一种仿照煤粉颗粒的固体电解质(如NaCl),按气固多相模化准则模化。将碾磨筛分后的固体电解质从模型四角下一次风喷口中送入炉内,在冷灰斗壁面上支配均匀涂有粘附剂的取样滤纸,当粒子碰撞到冷灰斗壁面上时,被粘附捕捉。试验后将滤纸朋分红等面积小块以去离子水溶解、过滤,对溶解液结束电导率常数测定。由于溶液电导率与溶液中电解质浓度呈死板上升相干,可获得冷灰斗壁面上不同位置颗粒聚积的绝对品德和绝对量。     在筹划配风条件下结束了生物质燃烧机下摆和水平常平常不同粒径颗粒在冷灰斗内的聚积特性试验,具体工况如表1所示。表中工况1和工况2为生物质燃烧机下摆至最低位置,采用不同示踪粒径时冷灰斗内的总聚积量占喷入炉内试样的百分比。而工况3为燃烧器水平常平常冷灰斗内试样的聚积量,可见冷灰斗内的颗粒聚积受粒径和生物质燃烧机下摆两个成分影响。图1示出了各工况下前墙冷灰斗壁面上的试样分布特性。可见生物质燃烧机下倾时,冷灰斗内粒子聚积量比燃烧器水平常平常明显增加,而生物质燃烧机下倾角度相同,配风相同,粒子粒径越大,聚积量越大,但粒子聚积分布情况基本相同,如图1中(a)、(b)比较。     冷态模化试验仿照热态进程,一定存在误差,如实际热态运行汽锅申一次风入口煤粉颗粒处于燃烧进程,颗粒直径赓续减小,热态下炉内向上运动明显,落入冷灰斗固体颗粒比例会明显减少等。但考虑到试样本身存在颗粒细度分布,经过进程工况1、2的比较试验表明固体颗粒粒径不同时,在冷灰斗内的聚积分布情况基本相同,说明模化试验方法还是能在一定水平上仿照冷灰斗内粒子的聚积进程和分布规律。  3数值仿照方法     考虑到热态燃烧时煤粉颗粒的流场与炉内冷热态气相流场之间的差别较大,特别是热态条件下气流向上运动的趋势明显,采用了数值仿照方法对生物质燃烧机摆动条件下冷灰斗内的煤粉结渣特性结束了热态三维仿照。     影响炉内结渣进程的重要成分为:①煤本身的结渣性能;②灰粒向壁面的输运进程;③灰粒在壁面的粘附成长;④结渣对炉内温度场和气相流场的反浸染。其中煤本身的结渣性能重要受煤中矿物质存在状况的影响,而灰粒向壁面的输运机理重要有如下4种:惯性迁移(>lOjim颗粒)、热迁移(<lOUm颗粒)、凝结和非均相反响(<Ⅵm颗粒)[4]。初始渣层组成后,其低的热传导性导致渣层表面湿度高,后续输送到壁面的灰粒就随意马虎组成物理和化学机理粘附,其化学机理是指气体与渣本身产生硫化、碱化和氧化等反响而使渣层增厚。渣层的组成将提高炉内温度水平,当组成厚渣后,还会影响气相流场,组成恶性循环。     数值仿照结渣进程,重要考虑了如下两个目的:①颗粒与壁面的碰撞频率;②粘结效率。炉内绝大部分的颗粒都是以惯性机理达到壁面,但烟气湍流脉动在颗粒输运中也起到重要浸染,颗粒在湍流涡中接管能量,达到边界层时,如能量未耗尽,则颗粒会穿过边界层达到壁面。达到壁面的颗粒并非全部粘在壁上,粘结效率受渣层和颗粒状况影响,即渣层和颗粒的温度、粘性和组分。     结渣进程的仿照建立在汽锅炉内三维运动、传热和燃烧进程仿照的基础上,采用“后处理”的方法结束。结渣对炉内温度的影响采用灰污系数在温度场打算中考虑。数值仿照结束了生物质燃烧机水平和燃烧器下摆50两个工况的炉内流场、温度场、气相场和冷灰斗内结渣进程。采用随机轨道模型跟踪大量颗粒以打算颗粒碰鼻情况,考虑了颗粒所受各种力的浸染‘6],综合考虑了颗粒的惯性迁移、湍流耗散和热迁移对颗粒输运进程的影响。     图2示出了生物质燃烧机水平和下摆条件下的炉内纵截面流场,可见热态流场存在明显的向上气流,同时冷灰斗内明显存在漩涡,这一点也被冷模试验所证实;图3示出了水平和下摆工况下炉膛中央线上温度打算值和试验值的比较,可见下摆导致燃烧中央有所下移,炉膛下部温度提高;图4示出了水平和下摆条件下炉膛中央截面的氧量分布,可见由于生物质燃烧机下摆导致炉膛下部的氧气浓度有所低落;图5为打算获得的冷灰斗内颗粒粘附特性,经过进程燃烧器水平摆动和向下摆动条件下冷灰斗内结渣比较,能给出一定的具有指导意义的趋势。 4结论     (1)经过进程冷态模化试验,向炉内喷试样仿照固体颗粒在冷灰斗内聚积进程,能在一定水平上反响颗粒与冷灰斗壁面的碰撞概率,但由于粘附层的粘结效率为100%.同时冷态模化进程中炉内向上气流弱,试验值偏大。     (2)摆动式生物质燃烧机的汽锅炉内气相流场对冷灰斗内的结渣进程有重要影响,生物质燃烧机下摆条件下以下层二次风承托能力不足,会导致冷灰斗内固体颗粒大量聚积。     (3)采用后处理方法仿照炉内结渣进程,利用随机轨道模型跟踪颗粒,综合考虑颗粒的各种受力,打算颗粒与壁面的碰撞频率和粘结效率,能比较好地阐产生物质燃烧机摆动条件下的冷灰斗内结渣进程。     (4)由于结渣进程非常复杂,扳连到物理、化学多种机理,特别是粘附进程的仿照特别复杂,对颗粒粘度的打算方法、粘结概率模型等有待进一步研究和深刻。