《安全管理论文》之高海拔、低气压对循环流化床燃煤锅炉炉内燃烧的影响 VIP免费

高海拔、低气压对循环流化床燃煤锅炉炉内燃烧的影响煤粒在流化床内的燃烧涉及到流动、传热、化学反应及若干相关的物理化学现象。煤粒送入循环流化床内迅速受到高温物料及烟气的加热，首先是水分蒸发，接着是挥发份析出和燃烧，以及焦炭的燃烧，其间还伴随着发生煤粒的破碎、磨损等现象。煤粒在炉内将依次发生如下的过程：①煤粒得到高温床料的加热并干燥；②热解及挥发份燃烧；③发生颗粒膨胀和一级破碎现象；④焦炭燃烧并伴随着二级破碎和磨损现象。流化床内煤粒的燃烧包括挥发份的析出燃烧和焦炭的燃烧，这与煤粉炉是一致的。与煤粉炉不同之处在于：①对煤粉炉而言，煤粒的干燥和破碎是在炉外（也就是在制粉系统内）完成，而循环流化床在炉内完成干燥过程和部分破碎过程。②由于炉内煤粒浓度较大，循环流化床炉内煤粒间存在磨损现象。③煤粉炉是一次燃烧，循环流化床锅炉通过飞灰循环实现多次燃烧。④循环流化床的燃烧是低温燃烧，焦炭的燃烧主要以扩散燃烧为主。⑤循环流化床内的温度梯度较小。⑥循环流化床热容量较大，煤粒燃烧产生的热量较总热容量的比例较小。⑦由于干燥过程激烈和快速，挥发份量有所增加。⑧化学反应基本是一致的，但传质过程有所不同。以下就高海拔、低气压对循环流化床内煤粒燃烧特性的影响进行初步分析。一、高海拔、低气压对挥发份析出燃烧的影响高海拔、低气压使炉内煤粒的环境压力降低，研究表明，低的环境压力有利于减小挥发份逸出的阻力，缩短其在颗粒内部的停留时间。由于挥发份的析出燃烧过程中，挥发份的析出时间占绝大多数，而燃烧是在瞬间完成，因此，低的环境压力将使挥发份的析出加快，并使挥发份产物有所增加，使燃烧过程加快和更趋于激烈，在浓相区释放出的热量更多，使浓相区的温度升高。因此，对于燃用高挥发份的褐煤而言，应选用较高的流化风速和采取适当的防结焦措施。二、高海拔、低气压焦炭燃烧过程的影响煤中挥发份在流化床条件下具有短时大量析出的特点，这对炉内燃烧的组织和后续的焦炭燃烧产生较大的影响。在流化床条件下，煤粒挥发份析出燃烧过程与焦炭燃烧过程存在一定的重叠，即在初期以挥发份的析出和燃烧为主，后期以焦炭燃尽为主。实践证明，焦炭的燃尽时间比挥发份的析出燃烧时间长得多，也就是说，焦炭的燃烧过程控制着煤粒在流化床中的整个燃烧过程。根据文献[1]介绍，焦炭燃尽时间可用下式表示：τ=ρcRc[δeBδ-（eBδ-1）/B]/（Mcε0D0CfB）----------（1）其中：ρc——焦炭表观密度，kg/m3；Rc——焦炭含碳量，kg/kg；Mc——碳的摩尔质量，kg/mol；δ——灰层厚度，m；ε0、B——特定煤种的表面灰层结构参数；Cf——环境氧浓度，mol/m3；D0——气体在灰层中的分子扩散系数，m2/s。循环流化床的燃烧是低温燃烧，焦炭的燃烧主要以扩散燃烧为主。从式（1）中可看出，焦炭燃尽时间（τ）与环境氧浓度（Cf）成反比关系。高海拔、低气压将使环境氧浓度降低，如果不考虑煤质和其它因素的影响，高海拔、低气压将使焦炭燃尽时间延长。也就是说，高海拔、低气压最终将使煤粒燃尽时间延长。因此，在燃用相同煤种的情况下，高海拔地区的循环流化床锅炉要获得与平原地区循环流化床锅炉相同的燃烧效率，只有提高循环倍率或提高炉膛高度。对于高挥发份的褐煤而言，由于其挥发份大量析出造成焦炭的多孔性，使物性参数得以改善，有助于缩短燃尽时间，这样就使得锅炉燃烧效率得以部分弥补。炉膛高度不需按大气压力成比例地增加。三、对流化床内煤粒破碎特性的影响高海拔、低气压对炉内煤粒破碎特性无明显影响。四、对流化床内煤粒磨损特性的影响在流化床内，煤粒因燃烧而在其表面有一灰壳生成，脱硫剂也会在其外表面形成一个脱硫产物层，因此会影响燃烧的进一步进行和脱硫剂的有效性，从这个意义上讲，流化床内煤粒的磨损有利于燃烧和脱硫反应的进行。同时，磨损产生的细粒子可燃物扬析损失，也会导致燃烧效率的降低。根据文献[1]介绍，对于低灰份煤（Aar＜20%），磨损速率可用近似公式表示为：Ra=2.33×10-8(u0-umf)1.2C0.8[exp-(6.2×10-4τ)+0.3]--------(2)Ra——磨损速率，kg/s；(u0-umf)——剩余气速，m/s；C——颗粒浓度，kg...