低揮發(fā)分水煤漿燃燒器試驗研究

研究與開(kāi)發(fā)·低揮發(fā)分水煤漿燃燒器試驗研究文章編號:10048774(2011)040503低揮發(fā)分水煤漿燃燒器試驗硏究賈傳凱(煤炭科學(xué)研究總院,北京100013)摘要:一般水煤漿燃燒器只能燃燒較髙揮發(fā)分煤種水煤漿。針對低揮發(fā)分煤種水煤漿難著(zhù)火穩燃問(wèn)題,利用研究開(kāi)發(fā)的新型水煤漿旋風(fēng)燃燒器,進(jìn)行了三種不同揮發(fā)分煤種水煤漿的燃燒試驗,證實(shí)了旋風(fēng)燃燒器可以解決低揮發(fā)分水煤漿燃燒問(wèn)題。該技術(shù)對擴大水煤漿的原料煤種和應用范圍起關(guān)鍵作用。作者簡(jiǎn)介:賈傳凱關(guān)鍵詞:低揮發(fā)分;水煤漿;旋風(fēng)燃燒器(1980-),2001年中圖分類(lèi)號:TK223.23文獻標識碼:A畢業(yè)于西安交通大學(xué)熱能與動(dòng)力工程Combustion Experiment Study of Low Volatile Coal學(xué)院熱能工程系,現Water Mixture in the Cyclone Burner工作于北京煤炭科學(xué)研究總院煤化工分院國家水煤漿工JIA Chuan-kai程技術(shù)研究中心,工China Coal Research Institute, Beijing 100013, China)程師。Abstract: In general, the high volatile coal water mixture can only be used in the CWM burner, introduced a newtype vortex burner to resolve difficult ignition problem of the low volatile CWM combustion. At the same time, three kindof different volatile coal water mixture combustion experiment were conducted to confirm the new vortex burner techniquerformance. The technique played an important role to broaden coal rank and application rangeKeywords: low volatile; coal water mixture(CWM); cyclone burner0試驗背景發(fā)分較低,用普通的燃燒器不能解決著(zhù)火穩燃問(wèn)題。水煤漿作為一種新型、高效、環(huán)保燃料,逐漸被開(kāi)發(fā)低揮發(fā)分煤種水煤漿燃燒技術(shù)是解決貧瘦煤種社會(huì )認可國家和地方都相繼出臺了一系列的鼓勵生產(chǎn)水煤漿及其推廣應用的關(guān)鍵問(wèn)題。發(fā)展政策和措施。近幾年來(lái),水煤漿的發(fā)展速度較1水煤漿旋風(fēng)燃燒器設計原理快。2009年底,全國水煤漿生產(chǎn)能力已達5000萬(wàn)旋風(fēng)燃燒器是針對低揮發(fā)分煤種水煤漿難著(zhù)火噸,實(shí)際使用量已超過(guò)2000萬(wàn)噸(不含氣化用漿)。特點(diǎn)專(zhuān)門(mén)設計的,旋風(fēng)燃燒器結構簡(jiǎn)圖如圖1所示,但隨著(zhù)“水煤漿熱”的出現,水煤漿制漿原料煤的來(lái)其設計理念是將水煤漿在爐膛中“大空間著(zhù)火+燃源出現緊張態(tài)勢。其原因在于目前使用的制漿原料燒”變成了“小空間內著(zhù)火+部分燃燒”,使燃料在煤均為V>28%的高揮發(fā)分煤種(如山西大同煤、小空間內部分燃燒,并產(chǎn)生局部高溫,產(chǎn)生的熱量和神華煤和煉焦煤種等),制岀的水煤漿燃燒性能好,回流髙溫煙氣能夠維持煤漿穩定著(zhù)火。燃燒器內部用普通的燃燒器就能輕松地點(diǎn)火燃燒。但是這些煤設置有一次風(fēng)口,為維持一次燃燒所需氧氣提供合種在我國的儲量和產(chǎn)量有限,而且分布不均,所以在適的風(fēng)量。燃燒器內部燃燒為欠氧燃燒,火焰及煙某種程度上制約了水煤漿在全國范圍內的大發(fā)展。氣為還原氣氛。未完全燃燒的煤炭顆粒在煙氣的擾我國貧瘦煤資源豐富,分布廣,其揮發(fā)分Vd在動(dòng)下,旋轉并從出口噴出燃燒器,然后與在燃燒器出10%~20%,這部分煤種比較容易制漿,但是由于揮口設置的旋轉二次風(fēng)混合繼續燃燒直至燃盡。中國煤化工收稿日期:201101-18CNMHG工業(yè)鍋爐2011年第4期(總第128期)次風(fēng)訓節次風(fēng)調節二次風(fēng)口燃燒器鍋爐爐膛排煙觀(guān)火孔、清渣圖3試驗測點(diǎn)示意圖1水煤漿旋風(fēng)燃燒器結構示意圖2.2試驗過(guò)程及數據分析2燃燒試驗(1)試驗工況數據根據以上設計原理,加工制造了1臺水煤漿旋項目大同潞安無(wú)煙煤風(fēng)燃燒器。為了驗證其性能,進(jìn)行了3種不同煤種水煤漿水煤漿水煤漿的水煤漿燃燒試驗。3種具有代表性的煤種制備的供漿量/(kg·h-)472水煤漿分別是:大同水煤漿、潞安貧瘦煤水煤漿和新供風(fēng)量/(m3·h)357032503010鄉無(wú)煙煤水煤漿。表1為試驗用水煤漿質(zhì)量指標及次風(fēng)比例%元素分析值。A測點(diǎn)溫度℃126612031080表1試驗水煤漿質(zhì)量指標及元素分析B測點(diǎn)溫度/℃C測點(diǎn)溫度/℃1066項目單位大同水煤漿潞安水煤漿新鄉水煤漿D測點(diǎn)溫度/℃45151濃度63.4D測點(diǎn)O2含量/%8.29.010.6粘度mPa·81080平均粒度μm45(2)試驗過(guò)程與分析①大同水煤漿試驗過(guò)程:從冷爐開(kāi)始點(diǎn)火,點(diǎn)油后兩分鐘進(jìn)行0.77油、漿伴燒,當燃燒器內溫度達到1100℃、爐膛溫0.320.25度400℃時(shí)即可停油。在燃燒器內能夠穩定著(zhù)火0.210.38時(shí),爐膛內由于環(huán)境溫度較低會(huì )出現較多火星,但當7.7314.7315.13爐膛溫度穩定后,火星現象逐漸消失,爐膛內火焰充QM/kg18.03166415.10滿(mǎn)度較好,燃燒非常充分。圖4為運行穩定后燃燒這3個(gè)煤種的典型特點(diǎn)是揮發(fā)分逐漸降低,著(zhù)器內、爐膛及尾部煙氣溫度分布圖。燃燒器內部溫火性能逐漸變差。為提高貧瘦煤和無(wú)煙煤的穩燃度達到1266℃,火焰明亮,出口處的火焰剛性較度,在制漿時(shí)將其平均粒徑下調至15μm和10μm強。爐膛出口處由于新加入二次風(fēng),溫度下降至以獲得更大的顆粒比表面積有利于燃燒反應的進(jìn)944℃,隨著(zhù)煤炭顆粒的充分燃燒,在爐膛中部最高行。試驗主要是驗證本燃燒器是否可以解決煙煤和溫度為1066℃貧瘦煤水煤漿的穩定著(zhù)火燃燒,并考察無(wú)煙煤水煤4266漿在該種燃燒器中的燃燒情況。2.1試驗鍋爐及測試條件試驗鍋爐為SZS4-1.25-J型水煤漿蒸汽鍋爐,鍋爐結構為雙鍋筒縱置式D型布置。鍋爐系統400流程如圖2所示?！?45水煤「旋風(fēng)燃燒器}「布燒除塵鍋水膜脫硫沿鍋爐軸向測點(diǎn)位置圖2水煤漿鍋爐系統流程圖圖4大同水煤漿燃燒溫度分布圖試驗測點(diǎn)如圖3所示,A、B、C3個(gè)測點(diǎn)為溫度試驗分析:大同水煤漿的揮發(fā)分Vd為測點(diǎn),儀器為紅外測溫儀;D點(diǎn)為溫度和O2含量測30.2%,屬于易著(zhù)火型煤種。點(diǎn)火燃燒過(guò)程較快點(diǎn),儀器為煙氣分析儀。次風(fēng)配比調節范圍較大,最佳狀態(tài)為一次風(fēng)比例25%左右中國煤化工,最小負荷CNMHG研究與開(kāi)發(fā)低揮發(fā)分水煤漿燃燒器試驗研究在25%時(shí)可穩定運行。燃燒后灰渣和飛灰呈灰白行。圖6為著(zhù)火時(shí)燃燒器內部、爐膛及尾部煙氣溫色,非常充分。度分布圖。②潞安水煤漿試驗過(guò)程:開(kāi)始點(diǎn)火后,燃燒器內溫度達到1300℃、爐膛溫度800℃時(shí)停油。停油后燃燒器內溫度明顯下降,但仍可穩定著(zhù)火,爐膛內出現較多倒600火星,運行穩定后,仍有部分火星存在,爐膛內火焰充滿(mǎn)度較好。圖5為運行穩定后燃燒器內部、爐膛及尾部煙氣溫度分布圖。燃燒器內部溫度達到1203℃,火焰明亮略偏黃,出口處的火焰剛性較B沿鍋爐軸向測點(diǎn)位置強。爐膛出口處由于新加入二次風(fēng),溫度下降至圖6無(wú)煙煤水煤漿燃燒溫度分布圖768℃,隨著(zhù)煤炭顆粒的充分燃燒,在爐膛中部最高試驗分析:無(wú)煙煤水煤漿的揮發(fā)分V為溫度為956℃,高溫區稍微向后移動(dòng)。9.66%,在水煤漿制漿煤種中屬于難燃燒煤種,雖然203調整了水煤漿的平均粒徑至10μm,但由于燃料中多出的30%左右的水分使燃料的著(zhù)火熱大幅度增956加。本次用無(wú)煙煤作為水煤漿燃料的試驗,雖然著(zhù)火時(shí)間只能維持10分鐘左右,但是也證實(shí)了用旋風(fēng)燃燒器是解決低揮發(fā)分水煤漿的有效途徑。3總結0(1)旋風(fēng)燃燒器是針對低揮發(fā)分煤種水煤漿設沿鍋爐軸向測點(diǎn)位置圖5潞安水煤漿燃燒溫度分布圖計研制的,設計原理是將水煤漿在爐膛中“大空間試驗分析:潞安水煤漿的揮發(fā)分V為著(zhù)火+燃燒”變成了“小空間內著(zhù)火+部分燃燒”,15.13%,屬于貧瘦煤種,在水煤漿制漿煤種中屬于大大改善了著(zhù)火環(huán)境有利于較低揮發(fā)分煤種的著(zhù)較難燃燒煤種,一二次風(fēng)配比調節范圍較小,最佳狀火態(tài)為一次風(fēng)比例20%左右。鍋爐負荷調節范圍也(2)本次試驗采用了3種典型煤種分別制備的一般,最小負荷在45%時(shí)可穩定運行。燃燒后灰渣水煤漿,即大同水煤漿、潞安水煤漿和無(wú)煙煤水煤為灰白色,飛灰呈灰色漿。通過(guò)實(shí)驗證明:旋風(fēng)燃燒器可以解決大同水煤③無(wú)煙煤水煤漿漿和潞安水煤漿的穩定著(zhù)火燃燒,比傳統燃燒器擴試驗過(guò)程:開(kāi)始點(diǎn)火后燃燒器內溫度達到大了水煤漿的使用范圍而且點(diǎn)火較快,負荷調節范1300℃、爐膛溫度800℃時(shí)停油。停油后燃燒器圍大。旋風(fēng)燃燒器是解決低揮發(fā)分煤種在水煤漿領(lǐng)內溫度迅速下降,爐膛內出現較多火星,雖然爐膛內域中應用的有效途徑。溫度出現了緩慢上升,但燃燒器內著(zhù)火持續10分鐘參考文獻后熄火,調整運行參數后重新點(diǎn)火,仍然不能穩定運[1]岑可法姚強.煤漿燃燒、流動(dòng)、傳熱和氣化的理論與應用[M].杭州:浙江大學(xué)出版社,1997建設節約型社會(huì )推進(jìn)資源綜合利用氵《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《中國煤化工CNMHG