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行业知识

​燃烧特性的试验研究平流达冠生物质燃烧炉及螺纹空气雾化喷咀

燃烧特性的试验研究平流达冠生物质燃烧炉及螺纹空气雾化喷咀

    继COM基础物理特性、制备以及电厂利用COM的台架试验之后,于19 81年在上海杨树浦电厂30号炉上装了一只专烧COM的达冠生物质燃烧炉,并进行了燃烧试验。

    一、试验设备简介

    (一)燃烧设备

    1.  平流达冠生物质燃烧炉

    杨厂四台100吨/时中压燃油炉均采用10支油枪,每支油枪出力为700公斤/时。相当大庆原油和平顶山统煤各50%的COM的出力为o:u公斤/时,因此COM平流达冠生物质燃烧炉的设计参数如下:

    COM浓度k=50%,发热量QyCOM= 8053大卡/公斤,理论燃烧空气量V CoOM  =8.5标米s/公斤,风温t=190℃,风压Pr,-100毫米水柱,通过达冠生物质燃烧炉的风量V=4米3/秒(占总风量的20%)。设计的二次风


速W2=50米/秒,通过稳燃器的一次风速Wl=25米/秒,一次风比Yi =18%。达冠生物质燃烧炉二次风道外径D= 400毫米,稳燃器直径比d/D=0.68,阻力系数§=4.i2,叶片数Z=12个,叶片复盖度f=1.6,叶片角度0

  2.  螺纹喷咀

  为减缓磨损和防止堵塞,采用了试制的螺纹啧咀【l】。芯子是三头全螺距,喷咀孔径采用中8、①10毫米两种。

    3.  空气雾化器

    试用过三种雾化器:

    (1)  内径①70m m,双切逆转旋流雾化器

    (2)  内径中50 m m,双切顺转旋流雾化器

    (3)内径中50m m,内切向,外轴向逆转旋流雾化器    其结果(3)雾化器的火星很多,燃烧不良,  (2)雾化器因内径偏小,当出力大时喷不出去,有向油枪套管导油现象。因此这次试验采用(1)雾化


器,其结构旋流强度ntt=0.53,nt2=0.84,雾化器的阻力系数§。= 2.67,一次雾化风比丫l,=41.6%,雾化风量占总风量的io%。[z1

    (二)测量仪表

    1.  COM出力,由贮存箱液位变化算出体积乘以比重求得。

    2.  油压由0.4级标准压力测量。

    3.  雾化风量由翼形管测量。

    4.  总风量由火焰测点处的空气过剩系数和燃料量估算求出。

    5.  火焰烟气分析,用奥氏仪测三原子气体和氧,用色层分析仪测可燃气体CO和H。,氧化锆氧量计为辅助测量并作为调节风量的依据。

    6.碳黑取样,用近似等速火焰取样管。水冷火焰等速取样管结构如图2。

    取样管用热敏风速仪做过标定,其进口阻力系数毫=2.41,速度系数K = 1.05。取样管等速取样的条件是:   1)式中:AP-取样管内外静压差,

    APx-火焰测点处的动压。

    一、试验结果及其分析

    (一)试验条件

    试验用的COM是由大庆原油和平顶山统煤混制而成的[3],煤粉是钢球磨磨制的。通过200目的筛孔昀粉量为75%。为调节油或COM的粘度用套管式蒸汽加热器加热。用三螺杆泵向喷咀输送油或COM。试


验油压一般为2-6公斤/厘米2,其决定于喷咀的大小,出力和COM浓度。风温约为180℃。试验炉是顶喷的U型炉膛。虽然试验达冠生物质燃烧炉位于炉下,距主达冠生物质燃烧炉较,但仍有干扰,且炉底漏风较大,因此对试验


会有一定影响,但因取样点是在火焰中,估计其影响不会很大。    ,

    (二)COM燃烧试验

    1.  空气过剩系数

    火焰测点位于达冠生物质燃烧炉出口轴线上的1.4正5米处,接近火焰尾部,约在整个火焰长度的415处。因为煤、油和COM各自所含元素Z‘的数量不同,将影响它们各自的燃烧理论空气量及所产生的烟气体积,


因此在利用烟气t.中的Oz计算空气过剩系数时,应分别用图3上的公式进行计算。但当过剩氧小于6%时,三者数值基本相同。但因其测点处燃烧^2尚未完全结束,qs和q4都很大,所以应考虑qs和q4的影


响。

    试验中,保持喷咀出力、油溢,风温以及雾化风压不变,只改变二次风量,测量火焰测点处的机械未燃烬度q4和化学未燃烬度q。,以研究不同空气过剩系数a对COM燃烧的影响。煤粉浓度为42%的COM


试烧结果如图。

    COM具有一般燃油和燃煤的特点,即q4和q。随仪增加而减少,燃烬度T1r随a增加而提高。其适应的空气过剩系数约为1.2,界于燃煤和燃油的空气过剩系数之间。

    在试验中观察到,COM着火稳定,其特性与煤和油的有所不同。燃油火焰明亮,炉内清晰,无灰尘,燃煤火焰发黄,炉内混浊,灰多,而COM火焰虽明亮,但混浊。在空气过剩系数仅≈1.2之下,火焰


长度约为2米,随仅增大,火焰变短,反之则变长。测点处的q.≈0.5%,q3~0.5%,ilr—99%。由此可见,COM的燃烧性能是良好的,所设计的达冠生物质燃烧炉和空气雾化喷咀可以满足COM然烧的要求。

    2.雾化风压和雾化风比

    COM是流体化的燃料,燃烧好和坏与其雾化粒度有关。雾化风动能越大,则雾化越好,但越不经济。因此要找出既能满足雾化质量的要求,又要耗功较低的雾化风压。雾化风比的定义为雾化风量Vw与


通过达冠生物质燃烧炉的总风量∑V的比值。雾化风量用翼形管实而总风量用反推法估算。燃烧COM的雾化风比用下式计算,

    雾化风压的高低主要影响q.,对q。影响较小。q。随雾化风压增高而降低,由此可知,COM的雾化粒度,随雾化风压增加而逐渐变细。试验结果,燃烧煤粉浓度~so%的COM时,适宜的雾化风压约为


550毫米水柱。而适宜的雾化风此约为8-10%。

    3.COM温度

    COM的雾化质量与其粘度有关。COM的粘度与加热温度及其浓度有关。温度低,粘度大,浓度大,粘度也大。一般机械雾化喷咀的雾化粘度约为20厘泊,蒸汽喷咀的雾化粘度可高一些,一般低于100厘


泊,空气雾化喷咀也应控制一定的粘度。对浓度为44.5%的COM粘度试验结果如图7。

    浓度为44.5%的COM温度由75℃提高刭148℃、其粘度由300厘泊降低到49厘泊。随着COM温度升高、粘度逐渐下降,而机械和化学未燃烬度也随着降低,而且加热温度对机械未燃烬度的影响比对化学未


燃烬靡的影响太。从试验结果可知,对浓度为~45%的原油COM

    -5-加热温度应高于130)C,相应的粘度约为rl= 60厘泊。勿庸置疑,COM温度的高低应由COM浓度和油种来决定,重油COM要比原油COM加热温度高。在实用时,最好对具体COM进行实测,决定适宜的加


热温度。

    4.  COM浓度

    从节油出发,希望采用较高浓度的COM,但限于搅拌、输送,加热温度、设备的磨损以及堵塞的危险性、一般COM浓度不超过so%。COM浓度试验的结果示于图8。

    在燃油时,当仅= 1.2时,q。=2.5%,q。= 0.4%。比一般燃油炉高得多,这是因为在火焰中取样的结果。与高浓度COM相比,燃油的燃烬度比COM高,但从试验曲线看,浓度为s0%的COM的燃烬度比油


约低o.s%。所以初步估计、高浓度COM的燃烧不会比油好。有关COM最终的燃烬效果有待于进行全炉试验。

    燃油适宜的雾化风压比COM的低,约为500毫米水柱。

三、几个问题的讨论

    1.  C01:T的燃烬度

    一般燃油炉的燃烧效率是比较高的[6];,当炉膛出口的过剩氧Oz =1%时、其化学和机械未完全燃烧损失q3'+ q4'~o.is96,萁中q。7≈0.03%,故燃油炉的燃烧效率可以高达99.85%。而燃煤炉的燃


烧效率比燃油炉要低。

    伍COM的单抡试验巾,限于锅炉的具体条件,试样取的是火焰灰样,为与锅炉出口取佯捆区别,吐燃烬程度¨燃烬度表示,无疑COM火焰的燃烬度低子锅炉出口的燃烧~率。为了便于分析,暂以COh!的


燃埏度与燃油炉和燃煤炉的燃烧效率进行比较。从图8不难看出,C0j1火焰尾部取样的燃烬度低于燃油和燃煤炉的燃烧效率,约低2.3~2.5%,一般来说不管燃油或燃煤,其燃烧损失主要是机械未完全燃


烧数失q47,因此可以假设,‘燃烧COM的q。≈0 9舌,造成燃烧损失主要是qj,由图8可知,火焰取样最大的机械未燃烬度q4 =1%,则火焰继续燃烧到炉膛出口处q.《1%。所以从现有的试验数据出发,


燃油炉改燃COM,其燃烧效率不会降低多少。

    2.  空气过剩系数

    COM适宜的空气过剩系数要比油高,接近于煤,如燃油送风量的空气过剩系数为1,而COA/为】.1(考虑炉瞠漏风10%),则锅炉在相同负荷下,送风量相对要提高13%。不言而喻,引风机的引风量也


要相应提高。

    3.  COM的火焰

    COA/的火焰明亮,但比油要混浊,细灰形成飞灰,随烟气排出炉外,而较粗的灰粒沉于炉下,因此燃油炉改烧COM,炉底必须进行改造,以便排灰,而炉后应装除尘器,以满足环保的要求。

    COM的火焰长度与空气过剩系数和稳燃器以及喷咀位置有关,空气过剩系数小则火焰长,大则短。稳燃器和喷咀向达冠生物质燃烧炉喷口内缩可以适酱调节火焰长度,但要防止火焰在喷口内燃烧,避免烧坏旋口


。,

四、初步结论

由上述试验结果,可以得出以下初步结论:

1. 所研制的空气雾化喷咀配平流达冠生物质燃烧炉的燃烧情况是令人满意的,着火和燃烧稳定.燃烬度高,可以保证COM燃烧的要求。

    2.  COM出力为1吨/时,空气雾化喷咀采用中lOmm喷孔,油压<6公斤/厘米2,雾化风压—550毫米水柱,雾化风比为8-io%。该型喷咀由于流通截面大,流速低,磨损轻微,而不易堵塞。

    3.  烧好COM除要有性能良好的达冠生物质燃烧炉和喷咀外,还要保证适宜的粘度,对大庆原油高浓度的COM加热温度要高于130℃,粘度要低于60厘泊。

    4.  COM适宜的空气过剩系数要高于油,而接近于煤,适宜的空气过剩系数约为1.2。

    5.  为节油应尽量烧高浓度的COM,煤质越好,浓度越高,节油效果越显著。


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点击次数:  更新时间:2017-02-10 17:31:02  【打印此页】  【关闭