電站鍋爐煤粉空氣富氧直接點火技術(shù)的理論及應(yīng)用研究.pdf

1、石油與煤炭均是人類寶貴的和有限的一次能源及資源，為了保證資源的可持續(xù)利用，電廠鍋爐節(jié)油和提高燃料利用率已越來越被重視。電廠鍋爐煤粉氣流空氣富氧直接點火技術(shù)即是應(yīng)此而生的一項全新的無油點火技術(shù)。煤粉氣流空氣富氧直接點火的概念是常溫的高氧濃度煤粉氣流在常溫環(huán)境下直接點火，并不需要外部熱源而穩(wěn)定著火燃燒。其基本原理是利用煤粉在高氧濃度下顯著增加的燃燒放熱速度和單位體積煙氣焓來保證合適的火焰溫度、回流熱量和著火距離，促使火焰自穩(wěn)定著火燃燒。針對

2、煤粉氣流空氣富氧直接點火新概念和新技術(shù)，需要從基本燃燒理論到實際工程應(yīng)用的全方位進(jìn)行研究。本文從以下幾個方面進(jìn)行了研究：
　　 ⑴利用熱分析技術(shù)研究了煤粉在不同氧濃度條件下的燃燒特性，得出在高氧濃度下，煤粉的著火溫度、著火熱有所降低，但并不能克服煤種之間的差異，而呈倍數(shù)關(guān)系提高的燃燒速度、理論燃燒溫度、煙氣焓，為煤粉氣流冷態(tài)條件下自穩(wěn)燃提供了可行性。同時研究了煤焦的熱分析燃燒特性，采用數(shù)學(xué)優(yōu)化方法(差分進(jìn)化算法DE)計算煤焦燃燒

3、的動力學(xué)參數(shù)。并建立了DE分離法，對熱分析TG曲線進(jìn)行分離，研究了煤焦在高氧濃度下分段燃燒的動力學(xué)參數(shù)。
　　 ⑵在大型臥式燃燒試驗爐上進(jìn)行了煤粉氣流空氣富氧直接點火的試驗研究，分別試驗了旋流燃燒器、直流燃燒器空氣富氧直接點火的可行性，并進(jìn)行了燃燒參數(shù)的測試。旋流燃燒器在一次風(fēng)氧濃度為30.1％時，旋流二次風(fēng)氧濃度在23.2％以上時，冷爐冷風(fēng)煤粉氣流可以直接用火把點燃，此時綜合氧濃度為25.1％。直流燃燒器冷爐冷風(fēng)成功直接點火的

4、最低氧濃度為27.9％，最低煤粉濃度為0.32kgC/kgA。在富氧條件下，煤粉氣流離開噴口即迅速著火，火焰熾亮，火焰發(fā)展也較為迅速。
　　 ⑶從節(jié)約點火費用角度出發(fā)，提出了兩種富氧方式：局部富氧與整體富氧。局部富氧是在燃燒器中心鈍體邊緣加入氧氣，整體富氧是在一次風(fēng)管道中加入氧氣，局部富氧比整體富氧大幅度節(jié)省了氧氣消耗量(1:3)。以125MW機(jī)組鍋爐直流燃燒器為原型，設(shè)計了空氣富氧直接點火直流燃燒器，對該燃燒器的燃燒特性進(jìn)行了

5、數(shù)值計算模擬。得出局部富氧點火的一次風(fēng)速、煤粉濃度、氧氣流速均存在最佳值。整體富氧隨著氧濃度的提高顯著提升煤粉氣流的燃燒強(qiáng)度。
　　 ⑷在電廠125MW機(jī)組中儲式直流燃燒鍋爐上進(jìn)行了煤粉氣流空氣富氧直接點火技術(shù)的工程開發(fā)、應(yīng)用與試驗。煤粉氣流空氣富氧直接點火技術(shù)獲得了成功。富氧燃燒器無論局部富氧或整體富氧均可以實現(xiàn)冷爐冷風(fēng)直接點火，煤粉氣流燃燒穩(wěn)定，火炬明亮，燃燒無明顯黑煙。試驗表明，富氧點火的燃燒效率可達(dá)90％以上；采用富氧點

6、火能滿足鍋爐升溫升壓的要求，鍋爐升溫升壓過程中，富氧點火的煤粉燃燒效率達(dá)到87％(非精確采樣)，優(yōu)于其它無油點火技術(shù)；富氧燃燒器能滿足鍋爐正常負(fù)荷運行要求，可作為主燃燒器安全使用；富氧燃燒器具有很好的低負(fù)荷適應(yīng)能力，在發(fā)電功率25MW以上均能保持不投油、不投氧穩(wěn)定燃燒；富氧燃燒器改造對一次風(fēng)系統(tǒng)運行無明顯影響。
　　 ⑸與其它無油(微油)點火技術(shù)相比，采用富氧直接點火技術(shù)可以減少投資費用。由于提高了點火期間的煤粉燃盡率，而輔助燃