高效低NO_x煤粉工业锅炉供粉稳定性试验研究及煤种适应性探讨

发布时间：2020-10-24 11:47

　　 NO_x是一种主要的大气污染物,降低其排放量是我国环保工作的重要内容之一。燃煤工业锅炉作为NO_x排放的主要来源之一,国家对其NO_x的限排逐渐加严,多数燃煤工业锅炉面临着因NO_x排放超标而被淘汰的困境。在这种背景下,课题组与上海某企业合作研发了高效低NO_x煤粉工业锅炉,该锅炉以高效低NO_x液态排渣煤粉燃烧器为核心设备,在燃烧器内采用低过量空气分级燃烧技术,降低NO_x排放量。为实现该燃烧技术应有效果,燃料煤粉必须输送稳定且可调控。但工业锅炉为适应生产,负荷变动大,煤粉输送量区间广。当负荷变动时,供粉稳定性难以控制,时常导致风煤比波动并偏离最佳参数,进而造成NO_x排放量大幅波动。针对供粉不稳问题,本课题以高效低NO_x煤粉工业锅炉的供粉系统为研究对象,对影响因素采用单因素控制法进行试验研究,希望获得影响因素与供粉稳定性之间的内在联系,为提高供粉稳定性提供指导意见,为进一步降低NO_x排放打下良好的基础。本文首先对喷嘴的工作原理进行研究,在此基础上,结合实践经验,对供粉稳定性的影响因素进行分析。结果表明:文丘里喷嘴背压、下料压力及煤粉流动性是供粉稳定性的主要影响因素;减小文丘里喷嘴背压、增大下料压力及改善煤粉流动性可以提高供粉稳定性。其次,针对文丘里喷嘴背压的影响因素:煤粉输送量、输送管道内径及文丘里喷嘴出口直径,采用单因素控制法,以试验的方式研究三者与文丘里喷嘴背压之间的关系,分析三者与供粉稳定之间的内在联系。结果表明:随着煤粉输送量的减小、输送管道内径的增大及文丘里喷嘴出口直径的减小,文丘里喷嘴背压随之减小,供粉稳定性得到提高。再次,针对煤粉自重降低,下料压力降低,供粉量减小,锅炉尾部氧量逐渐升高现象。以供粉仓压力为变量进行试验,结果显示:适当提高供粉仓压力可以减弱煤粉自重变化对供粉稳定性的影响,提高供粉稳定性。还有,对补料期间前后出现锅炉尾部氧量波动幅度大的现象分析,发现引起的原因主要有两个:补料后煤粉自重增大及补料过程粉仓压力变化幅度大。针对第二原因,提出将平衡管的内径增大的改善措施,并以试验证明该措施有效的降低了补料前后煤粉输送量的波动幅度。然后,通过试验验证随着密封旋转供料器间隙越大,供粉稳定性变差。根据密封旋转供料器磨损的具体情况,分析出了显著切削、微观塑性变形及接触疲劳磨损是间隙增大的主要原因。针对这种磨损现象,提出密封旋转供料器的叶片顶端进行PVD镀膜的改善措施,并进行试验。其试验结果与未处理前高锰钢ZGMn13试验结果对比表明:在叶片上进行PVD镀膜可以有效的减小间隙的增大速率,延长密封旋转供料器的使用寿命。最后,分析煤质特性与煤粉流动性关系,并结合高效低NO_x液态排渣煤粉工业燃烧器的燃烧特性,探讨了高效低NO_x煤粉工业锅炉的煤质特性适用指标。
【学位单位】：广东海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TK229.63
【部分图文】：

式中：q 为喷嘴流通的流量；m3/s。将上面的（2-12）、（2-13）带入（2-14）中，经整理，喷嘴流量与气体状数的关系式为： kkkpppppkkqA121212（）（） （2-15） 供粉稳定性影响因素分析结合实践经验，可总结供粉稳定性的影响因素有：密封旋转供料器的填充系密封旋转供料器的旋转速度、粉仓内煤粉的下料速率、空气气流的反冲强度、流动性、下料压力、文丘里喷嘴背压、密封旋转供料器间隙、输送管道压降、横截面积、固气比及物料的水分、粒度。由于供粉的不稳定多数是由供粉条件的变化引起的，而变化的供粉条件是借力输送设备的工作原理进而改变流体状态参数影响供粉稳定。故此上述各个因素的逻辑框架如图 2-1 所示。现对各个因素上下级之间的关系详细分析。

图3-2氧化锆氧量仪系统运行参数及重要构件参数如气密度 1.22kg/m3。3-1供粉系统运行参数及重要构件参径罗茨风机风量（m3//h）供粉仓（M443 0.管道压降及文丘里喷嘴背压的关输送量的改变。供粉系统压力测表3-2压力测试数据 1 平值测点 2 波动范围测点2平均值测点 3 波范围 水柱） （cm 水柱） （cm水柱）（cm 水

图3-3输送管道压降随煤粉输送量的变化规律由图 3-3 可知，随着煤粉输送量的增大，输送管道压降随之增大。其原因是，气源机械是罗茨风机，空气质量流量不变，煤粉输送量与固气比成正比，因此固气比随着煤粉输送量的增大而增大。由第 2 章可知，仅固气比变化时，固气比增大，输送管道压降随之增大。此外，从图 3-3 中还可看出，输送管道压降与煤粉输送量近似呈现线性关系，即有：sp mmΔ （3-1）当空气质量流量不变时，固气比与煤粉输送量成正比，即:s ms （3-2）结合（3-1）与（3-2），输送管道压降与固气比的关系为：sp mΔ （3-3）即煤粉在稀相输送过程中，输送管道压降与固气比成正比关系。3.1.5 煤粉输送量与文丘里喷嘴背压的关系由表 3-3 中的测量结果可得到文丘里喷嘴背压随煤粉输送量的变化规律，如图 3-4 所示。
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本文编号：2854421