煤粉清潔燃燒技術(shù)是滿足我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),緩解污染物排放問(wèn)題中較為合理的方式。課題組與合作企業(yè)經(jīng)多年研制的高效低NOx煤粉燃燒器,搭載在改造后的YLW-7000MA型有機(jī)熱載體鏈條爐上運(yùn)行多年。此燃燒器以液排渣方式運(yùn)行,燃燒室內(nèi)工作環(huán)境惡劣,長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行爐襯極易被侵蝕。企業(yè)結(jié)合生產(chǎn)需求,利用水冷夾套式結(jié)構(gòu)對(duì)燃燒器爐襯冷卻以實(shí)現(xiàn)“以渣抗渣”,該冷卻方式下燃燒器運(yùn)行穩(wěn)定。經(jīng)測(cè)試表明:燃燒器正常工作時(shí),爐膛尾部煙氣排放指標(biāo)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限定值,鍋爐熱效率達(dá)到90%以上,此項(xiàng)技術(shù)目前已滿足市場(chǎng)推廣的條件。燃燒器冷卻過(guò)程,冷卻水吸收燃燒器爐襯內(nèi)熱量后產(chǎn)生大量熱水。對(duì)于蒸汽及熱水鍋爐,冷卻水可被系統(tǒng)利用;有機(jī)熱載體爐利用導(dǎo)熱油作為傳熱載體,系統(tǒng)本身無(wú)熱水需求,若企業(yè)生產(chǎn)無(wú)熱水需求,此方式會(huì)造成熱能的極大浪費(fèi)。為擴(kuò)大此煤粉燃燒器在有機(jī)熱載體鍋爐上的適用面,本文在項(xiàng)目組前期研發(fā)工作的基礎(chǔ)上,擬對(duì)燃燒器采用導(dǎo)熱油進(jìn)行冷卻,主要研究?jī)?nèi)容包括螺旋盤管式燃燒器的研制與安裝、燃燒器水冷實(shí)驗(yàn)情況、爐襯結(jié)構(gòu)數(shù)值分析以及燃燒器油冷方案分析等部分。首先,本文對(duì)用于導(dǎo)熱油冷卻的螺旋盤管式煤粉燃燒器進(jìn)行了設(shè)計(jì)及制造,并將加工制得的燃燒器成功搭載在爐膛上。燃燒器冷卻結(jié)構(gòu)管徑參數(shù)選取較為關(guān)鍵,從導(dǎo)熱油流速、抗負(fù)荷波動(dòng)能力及盤管加工難度等方面綜合確定管徑為Ф108x6。給定結(jié)構(gòu)下經(jīng)理論計(jì)算得到燃燒器爐襯的理論參數(shù),通過(guò)數(shù)值分析結(jié)論指導(dǎo)銷釘?shù)牟贾�。設(shè)計(jì)參數(shù)下經(jīng)制造加工及安全檢測(cè)后,所得燃燒器滿足設(shè)計(jì)要求。新制燃燒器的結(jié)構(gòu)特性導(dǎo)致其安裝尺寸大于爐膛安裝通孔,對(duì)爐膛安裝孔進(jìn)行擴(kuò)大改造,燃燒器與爐膛完成安裝匹配。其次,基于安全考慮,對(duì)水在螺旋盤管式燃燒器內(nèi)的流動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,分析了爐襯結(jié)構(gòu)覆渣及傳熱的影響因素,并對(duì)燃燒器能效及環(huán)保指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明:水冷方式下燃燒器爐襯表面能穩(wěn)定覆渣,渣膜的穩(wěn)定性受煤質(zhì)影響,選用煤質(zhì)的熱值與灰熔點(diǎn)應(yīng)匹配,灰分適中,且灰渣黏溫曲線在流動(dòng)階段應(yīng)較為平緩。此外,合理確定給煤量及冷卻水流量均能利于燃燒器覆渣過(guò)程。燃燒器爐襯傳熱量隨水流量及燃燒負(fù)荷增加而增加;過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)傳熱量的影響來(lái)自于燃燒溫度與火焰動(dòng)力的綜合作用。燃燒器正常運(yùn)行時(shí),鍋爐不完全燃燒熱損失及排煙熱損失均優(yōu)于常規(guī)燃煤鍋爐,無(wú)脫硝設(shè)備下,NOx排放值低于150mg/m3。再次,利用有限元法建立燃燒器爐襯結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型,分析了渣釘情況、油側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)及渣層狀況等因素對(duì)爐襯溫度分布的影響。結(jié)果表明:管壁溫度受渣釘數(shù)影響很小,銷釘溫度及固液渣層交界面溫度隨銷釘數(shù)增加明顯降低。銷釘布置比率越大,銷釘溫度分布越均勻,管壁溫度變化很小。固渣層厚度主要對(duì)爐襯起保護(hù)作用,渣釘長(zhǎng)度對(duì)維持固渣層厚度影響很大。對(duì)流換熱系數(shù)較低時(shí),可通過(guò)調(diào)節(jié)流速實(shí)現(xiàn)爐襯溫度的控制,滿足冷卻需求的前提下,導(dǎo)熱油流速不宜盲目過(guò)高。液渣層導(dǎo)熱系數(shù)增加,爐襯溫度升高明顯,起爐時(shí)液渣層為固渣狀態(tài),各溫度點(diǎn)均超過(guò)許用溫度,但熱壓作用下固渣層很快熔融,爐襯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,導(dǎo)熱油運(yùn)行安全。最后,從冷卻度、渣釘溫度及管壁溫度驗(yàn)證燃燒器采用導(dǎo)熱油能滿足冷卻要求。單泵作用下,導(dǎo)熱油流量滿足爐膛受熱面及盤管燃燒器冷卻的流量需求。新制燃燒器管壁溫度分布較不均勻,可從管間填充物、渣釘參數(shù)及多管程結(jié)構(gòu)等角度優(yōu)化,以達(dá)到適當(dāng)減小傳熱量及弱化熱集中的目的,提高螺旋盤管式煤粉燃燒器的負(fù)荷適應(yīng)能力。
【學(xué)位單位】：廣東海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TQ534
【部分圖文】：

廣東海洋大學(xué)碩士學(xué)位論文因受熱不均結(jié)焦而產(chǎn)生重大安全隱患[16]。效低 NOX煤粉燃燒器在有機(jī)熱載體爐上的應(yīng)用改造前有機(jī)熱載體鏈條爐海某企業(yè)鍋爐房原有一型號(hào)為 YLW-7000MA 的有機(jī)熱載體鏈條鍋爐圖 1-1。鍋爐側(cè)墻及前墻由多根爐管并聯(lián)盤制，構(gòu)成煙氣輻射受熱面低溫蛇形管串聯(lián)構(gòu)成系統(tǒng)對(duì)流受熱面。爐正常運(yùn)行時(shí)，爐排上燃煤經(jīng)燃燒過(guò)程產(chǎn)生高溫?zé)煔猓瑹煔庖来卧跔t放熱，后進(jìn)入鍋爐本體尾端沖刷高溫蛇形管及低溫蛇形管受熱面，最體進(jìn)入尾部換熱設(shè)備。循環(huán)導(dǎo)熱油以下進(jìn)上出的方式，與煙氣流向逆入爐膛尾部的低溫蛇形管和高溫蛇形管對(duì)流受熱面吸熱升溫，最后進(jìn)熱面。

圖 1-1 改造前有機(jī)熱載體鏈條爐2 高效低 NOx 煤粉燃燒器在有機(jī)熱載體爐上的運(yùn)用題組與上海某合作企業(yè)在煤粉工業(yè)鍋爐領(lǐng)域進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)十年左右的研機(jī)熱載體鏈條鍋爐結(jié)構(gòu)改造，成功將研究成果運(yùn)用于企業(yè)生產(chǎn)。該項(xiàng)備是高效低 NOx煤粉燃燒器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 1-2。有機(jī)熱載體鏈條爐的見文獻(xiàn)[17]，經(jīng)改造后的高效低 NOX粉煤燃燒器有機(jī)熱載體爐系統(tǒng)如圖

圖 1-3 高效低 NOX粉煤燃燒器鍋爐系統(tǒng)圖燃燒裝置的工作原理是：正常運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)滿足輸送煤粉的需要，中心進(jìn)入，二次風(fēng)沿燃燒器切向進(jìn)入?yún)⑴c燃燒，煤粉氣流經(jīng)離心力作爐襯表面附壁燃燒，煤中灰分在熱壓作用下變成熔融狀態(tài)，液態(tài)熔渣燒器的落渣出口排出，進(jìn)入爐膛內(nèi)的是較為干凈的高溫?zé)煔饬鳌？赡芤种?NOx生成量，燃燒器采用了低過(guò)量空氣系數(shù)、空氣分級(jí)燃燒同時(shí)實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)化燃燒與污染控制的雙重功效，具體表現(xiàn)為：煤粉氣流著火后，煤粉中的揮發(fā)分受熱析出首先開始燃燒，燃燒室內(nèi)高，為燃燒過(guò)程的持續(xù)提供熱環(huán)境。由于燃燒空間較小，煤粉中固定以 1600℃以上溫度在燃燒室內(nèi)高效旋風(fēng)燃燒。此階段總供風(fēng)量略小于的空氣量，由于燃燒供氧不足，此時(shí)，熱力型 NOx生成被抑制，燃料型氣氛中部分被還原成 N2，從而生成的總 NOx量得到有效抑制。燃燒器出口煙氣進(jìn)入爐膛后，煙氣中含有大量還原性氣體，通過(guò)配給未燃盡成分燃燒充分，此階段爐膛溫度在 650℃～900℃之間，熱力型

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