通過熱重分析研究了某超低熱值煤矸石的燃燒特性,并模型預(yù)測了煤矸石在循環(huán)流化床（CFB）爐內(nèi)的燃盡時間和停留時間;據(jù)此開發(fā)了燃用超低熱值煤矸石的40 t/h CFB鍋爐,設(shè)計采用了大布風(fēng)板、高效分離器、較高的床溫和較低的流化速度;3 a多運行實踐表明,其狀況良好,當(dāng)燃料熱值在4.187～5.443 MJ/kg范圍內(nèi)時,鍋爐均能穩(wěn)定燃燒并保證出力,排煙溫度120～130℃,分離器出口處煙氣含氧量為3%～5%,底渣可燃物含量低于1%,飛灰可燃物含量低于2%,實測鍋爐熱效率達到了80.05%;通過提高二次風(fēng)噴口高度,采用低過量空氣系數(shù),NO_x原始排放濃度低于100 mg/m³,在旋風(fēng)分離器入口噴入少量尿素溶液可實現(xiàn)NO_x超低排放。 

【文章來源】：煤炭加工與綜合利用. 2020,(04)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

煤矸石燃燒TG-DTG曲線

根據(jù)式(5)～式(9)可以求出煤矸石燃燒反應(yīng)的表觀活化能。由于煤矸石的整個燃燒過程相對復(fù)雜,對不同溫度及其對應(yīng)轉(zhuǎn)化率下的表觀活化能進行了計算,結(jié)果見圖2。如圖2所示,煤矸石的表觀活化能在燃燒最初階段比較低,其原因主要是煤矸石表面存在一些活性較高的官能團,優(yōu)先參與到氧化反應(yīng)中,進而提高了初期反應(yīng)速度[13]。隨著官能團的減少,煤矸石的表觀活化能逐漸升高。揮發(fā)分的燃燒可以在煤矸石表面產(chǎn)生孔結(jié)構(gòu),促進了氧氣向煤矸石內(nèi)部的擴散。在煤矸石主要的燃燒階段,表觀活化能隨著轉(zhuǎn)化率的增加幾乎沒有改變,基本可以認為是常數(shù)。隨著煤矸石的進一步燃燒,其外表面被內(nèi)部析出的灰分包裹,形成了致密的灰殼,增加了擴散阻力和傳熱阻力[14,15],這也使得從煤矸石轉(zhuǎn)化率達到80%起,表觀活化能迅速增加,煤矸石最終也難以燃盡。

燃料在CFB鍋爐爐膛內(nèi)由于燃燒和碰撞會形成不同粒徑的顆粒,根據(jù)在實驗臺所測煤的成灰特性[16],獲得了不同粒徑的煤矸石樣品燃燒生成灰樣的粒徑分布比例,如圖3所示。由于煤矸石中水分含量低,且灰層較硬,因此相比于原煤,其磨損特性很差。特別是灰分含量很高的超低熱值煤矸石,在燃燒過程中很難破碎成細顆粒,這就需要考慮入爐燃料的粒徑,同時需要計算不同粒度范圍內(nèi)煤矸石的燃盡時間。由圖3可以看出,低于300 μm小粒徑煤矸石顆粒燃燒后可得到相對多的細灰顆粒;而大粒徑的煤矸石顆粒燃燒后得到的細灰顆粒很少。因此需要采用高效旋風(fēng)分離器,確保細顆粒的分離能力,以形成足夠量的物料循環(huán)。不同粒度的矸石在主循環(huán)回路的停留時間,預(yù)測結(jié)果如圖4所示[17]。


本文編號：3341432