研究與開發(fā)·低揮發(fā)分水煤漿燃燒器試驗(yàn)研究文章編號:10048774(2011)040503低揮發(fā)分水煤漿燃燒器試驗(yàn)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)分煤種水煤漿難著火穩(wěn)燃問題,利用研究開發(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(yàn),證實(shí)了旋風(fēng)燃燒器可以解決低揮發(fā)分水煤漿燃燒問題。該技術(shù)對擴(kuò)大水煤漿的原料煤種和應(yīng)用范圍起關(guān)鍵作用。作者簡介:賈傳凱關(guān)鍵詞:低揮發(fā)分;水煤漿;旋風(fēng)燃燒器(1980-),2001年中圖分類號:TK223.23文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A畢業(yè)于西安交通大學(xué)熱能與動力工程Combustion Experiment Study of Low Volatile Coal學(xué)院熱能工程系,現(xiàn)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(yàn)背景發(fā)分較低,用普通的燃燒器不能解決著火穩(wěn)燃問題。水煤漿作為一種新型、高效、環(huán)保燃料,逐漸被開發(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認(rèn)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(yīng)用的關(guān)鍵問題。發(fā)展政策和措施。近幾年來,水煤漿的發(fā)展速度較1水煤漿旋風(fēng)燃燒器設(shè)計(jì)原理快。2009年底,全國水煤漿生產(chǎn)能力已達(dá)5000萬旋風(fēng)燃燒器是針對低揮發(fā)分煤種水煤漿難著火噸,實(shí)際使用量已超過2000萬噸(不含氣化用漿)。特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)的,旋風(fēng)燃燒器結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示,但隨著“水煤漿熱”的出現(xiàn),水煤漿制漿原料煤的來其設(shè)計(jì)理念是將水煤漿在爐膛中“大空間著火+燃源出現(xiàn)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(nèi)著火+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(nèi)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?zé)煔饽軌蚓S持煤漿穩(wěn)定著火。燃燒器內(nèi)部用普通的燃燒器就能輕松地點(diǎn)火燃燒。但是這些煤設(shè)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(nèi)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(nèi)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在動下,旋轉(zhuǎn)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(shè)置的旋轉(zhuǎn)二次風(fēng)混合繼續(xù)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(xùn)節(jié)次風(fēng)調(diào)節(jié)二次風(fēng)口燃燒器鍋爐爐膛排煙觀火孔、清渣圖3試驗(yàn)測點(diǎn)示意圖1水煤漿旋風(fēng)燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖2.2試驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)分析2燃燒試驗(yàn)(1)試驗(yàn)工況數(shù)據(jù)根據(jù)以上設(shè)計(jì)原理,加工制造了1臺水煤漿旋項(xiàng)目大同潞安無煙煤風(fēng)燃燒器。為了驗(yàn)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(yàn)。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(xiāng)無煙煤水煤漿。表1為試驗(yàn)用水煤漿質(zhì)量指標(biāo)及次風(fēng)比例%元素分析值。A測點(diǎn)溫度℃126612031080表1試驗(yàn)水煤漿質(zhì)量指標(biāo)及元素分析B測點(diǎn)溫度/℃C測點(diǎn)溫度/℃1066項(xiàng)目單位大同水煤漿潞安水煤漿新鄉(xiāng)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(yàn)過程與分析①大同水煤漿試驗(yàn)過程:從冷爐開始點(diǎn)火,點(diǎn)油后兩分鐘進(jìn)行0.77油、漿伴燒,當(dāng)燃燒器內(nèi)溫度達(dá)到1100℃、爐膛溫0.320.25度400℃時即可停油。在燃燒器內(nèi)能夠穩(wěn)定著火0.210.38時,爐膛內(nèi)由于環(huán)境溫度較低會出現(xiàn)較多火星,但當(dāng)7.7314.7315.13爐膛溫度穩(wěn)定后,火星現(xiàn)象逐漸消失,爐膛內(nèi)火焰充QM/kg18.03166415.10滿度較好,燃燒非常充分。圖4為運(yùn)行穩(wěn)定后燃燒這3個煤種的典型特點(diǎn)是揮發(fā)分逐漸降低,著器內(nèi)、爐膛及尾部煙氣溫度分布圖。燃燒器內(nèi)部溫火性能逐漸變差。為提高貧瘦煤和無煙煤的穩(wěn)燃度達(dá)到1266℃,火焰明亮,出口處的火焰剛性較度,在制漿時將其平均粒徑下調(diào)至15μm和10μm強(qiáng)。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(yīng)的進(jìn)944℃,隨著煤炭顆粒的充分燃燒,在爐膛中部最高行。試驗(yàn)主要是驗(yàn)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(wěn)定著火燃燒,并考察無煙煤水煤4266漿在該種燃燒器中的燃燒情況。2.1試驗(yàn)鍋爐及測試條件試驗(yàn)鍋爐為SZS4-1.25-J型水煤漿蒸汽鍋爐,鍋爐結(jié)構(gòu)為雙鍋筒縱置式D型布置。鍋爐系統(tǒng)400流程如圖2所示。●145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(tǒng)流程圖圖4大同水煤漿燃燒溫度分布圖試驗(yàn)測點(diǎn)如圖3所示,A、B、C3個測點(diǎn)為溫度試驗(yàn)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%,屬于易著火型煤種。點(diǎn)火燃燒過程較快點(diǎn),儀器為煙氣分析儀。次風(fēng)配比調(diào)節(jié)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(fù)荷CNMHG研究與開發(fā)低揮發(fā)分水煤漿燃燒器試驗(yàn)研究在25%時可穩(wěn)定運(yùn)行。燃燒后灰渣和飛灰呈灰白行。圖6為著火時燃燒器內(nèi)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(yàn)過程:開始點(diǎn)火后,燃燒器內(nèi)溫度達(dá)到1300℃、爐膛溫度800℃時停油。停油后燃燒器內(nèi)溫度明顯下降,但仍可穩(wěn)定著火,爐膛內(nèi)出現(xiàn)較多倒600火星,運(yùn)行穩(wěn)定后,仍有部分火星存在,爐膛內(nèi)火焰充滿度較好。圖5為運(yùn)行穩(wěn)定后燃燒器內(nèi)部、爐膛及尾部煙氣溫度分布圖。燃燒器內(nèi)部溫度達(dá)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(qiáng)。爐膛出口處由于新加入二次風(fēng),溫度下降至圖6無煙煤水煤漿燃燒溫度分布圖768℃,隨著煤炭顆粒的充分燃燒,在爐膛中部最高試驗(yàn)分析:無煙煤水煤漿的揮發(fā)分V為溫度為956℃,高溫區(qū)稍微向后移動。9.66%,在水煤漿制漿煤種中屬于難燃燒煤種,雖然203調(diào)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火熱大幅度增956加。本次用無煙煤作為水煤漿燃料的試驗(yàn),雖然著火時間只能維持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(jié)0(1)旋風(fēng)燃燒器是針對低揮發(fā)分煤種水煤漿設(shè)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(jì)研制的,設(shè)計(jì)原理是將水煤漿在爐膛中“大空間試驗(yàn)分析:潞安水煤漿的揮發(fā)分V為著火+燃燒”變成了“小空間內(nèi)著火+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火環(huán)境有利于較低揮發(fā)分煤種的著較難燃燒煤種,一二次風(fēng)配比調(diào)節(jié)范圍較小,最佳狀火態(tài)為一次風(fēng)比例20%左右。鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍也(2)本次試驗(yàn)采用了3種典型煤種分別制備的一般,最小負(fù)荷在45%時可穩(wěn)定運(yùn)行。燃燒后灰渣水煤漿,即大同水煤漿、潞安水煤漿和無煙煤水煤為灰白色,飛灰呈灰色漿。通過實(shí)驗(yàn)證明:旋風(fēng)燃燒器可以解決大同水煤③無煙煤水煤漿漿和潞安水煤漿的穩(wěn)定著火燃燒,比傳統(tǒng)燃燒器擴(kuò)試驗(yàn)過程:開始點(diǎn)火后燃燒器內(nèi)溫度達(dá)到大了水煤漿的使用范圍而且點(diǎn)火較快,負(fù)荷調(diào)節(jié)范1300℃、爐膛溫度800℃時停油。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(nèi)溫度迅速下降,爐膛內(nèi)出現(xiàn)較多火星,雖然爐膛內(nèi)域中應(yīng)用的有效途徑。溫度出現(xiàn)了緩慢上升,但燃燒器內(nèi)著火持續(xù)10分鐘參考文獻(xiàn)后熄火,調(diào)整運(yùn)行參數(shù)后重新點(diǎn)火,仍然不能穩(wěn)定運(yùn)[1]岑可法姚強(qiáng).煤漿燃燒、流動、傳熱和氣化的理論與應(yīng)用[M].杭州:浙江大學(xué)出版社,1997建設(shè)節(jié)約型社會推進(jìn)資源綜合利用氵《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《中國煤化工CNMHG