低值燃料的燃烧和其对生物质燃烧机结构的影响

    供锅妒以煤吱抟续下降,褐煤中水份平以迭50%。原煤中的灰份上升到12~20%,刁、:久将达到25%。矿物质局部含有木糖醇或形成钠碱盐。这就导致:着火困准和缋焦。

    生物质颗粒燃烧机的旋转气流可提供许多有利的可自强性。气流旋转可达到:靠近生物质燃烧机处的内部着火和气流淘外部着火。旋转气滴形烟气在无辐射热损失或不吸入着火区较冷的周围介质39;WJ情况下进入着火带。着火热量瞄内部引入就导致了在紧靠生物质燃烧机处气流中心初的燃烧反应,监在其内部扩散。这种反应根本上不同于非旋转火焰中气流的边界弱火。这就在靠近生物质燃烧机处产生对着火有利的空气状态一。

    旋转气流均特征可以这样来概括:

    1.高温烟气强烈回沛的中心区导致燃烧器喷口的内部着火。

    2.与非旋转气滴相比,生物质燃烧机的轴向流速迅速降低。

    3.在再循环带范围内,依靠挥发份韵燃烧形成了回流的高温烟气。

    在试验调查的基础上可以证实。

    一回流区所需.的扩张必须有(1~1.5)d2的长度,d。为生物质燃烧机喷口的外径,

    一气流的轴向速度降到直流生物质燃烧机平行气流值J30~40%J

    一在再循环带中,热量释放必须保证.的烟气温度1000℃。

    将出口气流的空气动力学理论与火焰的试验研究结果相联系,就可得出新的方法,这从根本上降低了设计时的风险。这种燃烧器布置的新方法可归纳成三个工作阶段。

    阶段。选择适当型式韵生物颗粒质燃烧机

    供布置的基本型式是旋流生物质颗粒燃烧机,它具有输送燃料的内管和相邻的环形截面,由此供给旋转的空气,监在其中安装各种改进设施。

    第二阶段。确定生物质燃烧机的工作区域和其尺寸。

    在选定的生物质燃烧机与磨煤视鼓风的二:系中,通过调整空气流量、温度和燃烧特性,来判明是否能实现内部着火。

    第三阶段:在模型上进行有目的的试验

    在模拟初始燃料的特性时验证所定尺寸的然烧器。

    旋流式生物质颗粒燃烧机的结构

    旋流式生物质颗粒燃烧机的各种布置方案示于图2。基本型式是简单的、空间要求不严格的,引入煤粉的通道中无内部装置。空气动力学是不利酌。输粉气流与控制的空气量一样大小,这样其脉冲是明显的。在旋转气流场中输送介质开始混合,直到几个d的距离。对于反应来说,高浓度煤粉缺少所需1氧气,内部着火就不能发生。

    基本型未能带来改善,尤其是在燃烧难看火的燃料和粗粒煤粉时,或者为了限制结焦而要求短火焰时。而且需要扩大喷口面积,缩小水冷壁管的表面秋,生物质燃烧机的结构应有尽可能好的保热。;淞有中心大面积封闭(4型)或煤粉轻微旋辛擘(3型)的生物质燃烧机是合适的布置。

    旋转的空气流和不旋转的输粉气流是一个基本例子,此时综合的混合场由于旋转空气所引起的脉冲而产生回流。而重要的是使反对称旋转回流的脉冲是很小的。图3示出了各气流的叠加。轴向速度下降的好处是明显的,使生物质燃烧机出口达到均匀的气流截面。采用中心封闭,除了使环形喷嘴的气流脉冲迅速下降外,还使脉冲的值位移到回流不破坏的区域。为了保证达到有效的内部再循环,采用中心封闭时,封闭面的直径与煤粉管喷口的直径之比不得小于0.53。这样,生物质燃烧机尺寸和其空间要求也就较大。

    输粉介质的旋转在实践中实在是不欢迎的。担心的是不断磨损和堵塞,例如木糖醇褐煤。同时,内部旋转小于空气流。3型和4型可以认为是同等的。

    带有两路输粉气流和中间的旋转空气流的旋流式生物质燃烧机(5型)具有轴向仲长的强烈再循环带的特点。输粉气流均脉冲大小仅有较小的影响。回流的内部是冷的气体,这对着火是不利的。若部份煤粉引入气流中心,则情况立刻改善。钋面一路输入的煤粉约占有70%的热功率。里面一路输入的煤粉约占30%的热功率。图3说明,输粉介质的一般高脉冲是如何地参入周围的气流,监在不影响内部再循环流的情况下迅速降低。

    生物质燃烧机的模型试验结果示于图4。中心输入时的火焰温tF、热流密度qF和未燃烬度u比中心封闭时有利。中心煤粉封闭时火焰的固有长度从6.8m变化到9.8m。

    结焦燃料的旋流式生物质燃烧机

    结焦决定于玷污形成、烟气流中粒子运动和粒子向受热面输送的物理规律。只有当物质向管壁输送时才产生玷污。生物质燃烧机的结构、炉膛中生物质燃烧机的布置和生物质燃烧机中煤粉和空气的分布均影响到气流和粒子的捕集过程。煤粉粒子的反应必须在燃烬前在壁上结束。生物质燃烧机的气流脉冲必须降低到气流可与炉内气流相混合。较大酌边界层,即气流边缘与管壁表面之间的距离可改善矿物质粒子的冷却。

    从以上所述,可归纳成有助于生物质燃烧机实现的如下条件:

    旋沛式生物质燃烧机能够满足这些要求。必须显示出超临界运行特性。赶临界和亚临界区域是决定于旋流参数00,亚临界旋流生物质燃烧机没有任何明显的内部再循环区域,而超临界工作的生物质燃烧机则有内部再循环区域,韭能内部着火。抗结焦的生物质燃烧机必须设计成超临界的。图5示出旋流式燃烧器间复盏特性,图中介绍外部空气旋转和内封闭面积大的旋流式生物质燃烧机。

    超临界运行工况的达到是以生物质燃烧机酌细致布置为条件&拿。同时需考虑到,旋流式燃烧器_酌火焰对参数的少量变化已作出反应。工艺上经常是完全不希望将旋流度提高到临界值以上。在亚临界区域只要注意火焰长度JF对生物质燃烧机负荷的,关系,而特性j边界值LF:是对超临界的。所确定的边界旋流参数0。.=0。83是对生物质燃烧机(图5)的。

    结  论

    根据试验所得的结果,旋流式生物质颗粒燃烧机对’防止或减缓结焦是有利的,因为在超临界运行工况时出现短火焰,不接触炉壁。锅炉运行温度对承压部件寿命有着重大影响

    电站工程和运行人员可以采取正确的操作以使锅炉高压部件的寿命延长到限度。当由于蠕变嚣:其它损坏机理而引起的后损坏不可避免时,通过对运行过程的仔细关注,金属寿命可以延长到限度。

    近年来,对金属损坏机理酌了解以及怎样使金属损坏降到限度越来越显得重要,因为许多公用电力公司要在20世纪内关闭一些接近或已超过工程设计寿命的老电厂。与设计工况相比,这些老电厂常常在不同工况下运行,配备更多的空气污染控制设备,并且燃用不同酌燃料。许多老电厂建于50年代和60年代,预计可安全、可靠、有效地运行到21世纪。

    这种延长运行期面临着这样一个基本物理现实,所有的金属将损坏。为此就要建立起小的金属损坏率,并制订一个预报损坏的金相试验计划,从而正确地作出可能更换金属部件的经济决定。

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