CFB鍋爐潔凈燃燒福建無(wú)煙煤的理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、以一種典型福建無(wú)煙煤一龍巖煤為對(duì)象，從理論和試驗(yàn)兩方面較為系統(tǒng)地研究了與影響福建無(wú)煙煤在CFB鍋爐中潔凈燃燒問題特別是燃盡問題有關(guān)的若干因素。 全文的研究主要包括有五部分內(nèi)容(1)研究背景及相關(guān)研究綜述；(2)福建無(wú)煙煤及其燃燒性質(zhì)測(cè)量；(3)鍋爐飛灰及其含碳性質(zhì)分析；(4)鍋爐運(yùn)行特性的影響研究；和(5)理論分析與計(jì)算模擬。 首先介紹了研究背景。分析CFB鍋爐燃燒無(wú)煙煤的特點(diǎn)，指出燃燒無(wú)煙煤CFB鍋爐存在的問題與原因，綜述了

2、影響無(wú)煙煤在CFB鍋爐中“燃盡”的煤質(zhì)及其燃燒特性和鍋爐運(yùn)行特性等方面的研究情況，特別是關(guān)于無(wú)煙煤流化床燃燒中的破碎研究。 關(guān)于福建無(wú)煙煤及其燃燒性質(zhì)的研究方面。首先用浮選法對(duì)龍巖煤入爐煤進(jìn)行分選，得到密度不同、能代表不同宏觀煤巖的顆粒。利用工業(yè)分析、元素分析、煤巖分析、電子顯微鏡掃描分析、壓汞儀測(cè)試、熱天平分析、和小型流化床燃燒試驗(yàn)等手段研究了不同巖相顆粒的顯微組分分布、顆粒表面形貌及內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)、熱天平著火溫度及燃盡溫度、反

3、應(yīng)性等顆粒性質(zhì)及燃燒性質(zhì)；并分別在熱天平和自制小型流化床上研究了不同巖相龍巖煤顆粒的熱破碎特性。分析了造成福建無(wú)煙煤燃燒中發(fā)生強(qiáng)烈熱破碎的原因，歸納了不同巖相顆粒熱破碎的特點(diǎn)，研究了影響福建無(wú)煙煤熱破碎的因素，總結(jié)了熱破碎隨燃燒時(shí)間演化的規(guī)律。其次是研究福建無(wú)煙煤的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。利用熱天平實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，分別采用Freeman-Carroll微分法、改良Coats-Redfem積分法和Flynn-Wall-Ozawa法等熱分析手段求解4

4、種無(wú)煙煤的燃燒動(dòng)力學(xué)參數(shù)。研究不同熱天平試驗(yàn)工況、不同處理方法和不同擬合區(qū)間等對(duì)求解結(jié)果的影響，分析用不同熱分析方法求解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的可靠性并計(jì)算得到了幾種典型福建無(wú)煙煤的燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)；再次是研究流化床燃燒中無(wú)煙煤焦的反應(yīng)性隨燃盡度的變化。提出了一個(gè)可用于比較煤焦反應(yīng)性的通用判據(jù)—最大比失重速率，通過(guò)非等溫?zé)崽炱綄?shí)驗(yàn)，采用最大比失重速率對(duì)不同煤種、同一煤種的不同宏觀煤巖和同一種煤巖不同燃燒時(shí)間煤焦等的反應(yīng)性進(jìn)行了判斷，并與用其它

5、判據(jù)的比較結(jié)果作了對(duì)比；重點(diǎn)研究了流化床燃燒中不同燃盡度亮煤煤焦的反應(yīng)性隨時(shí)間變化情況。 對(duì)鍋爐的飛灰及其含碳性質(zhì)的分析則以當(dāng)前燃燒福建無(wú)煙煤的三臺(tái)工業(yè)CFB鍋爐的飛灰為對(duì)象，通過(guò)篩分、稱重、灼燒等手段分析了飛灰的粒徑和含碳量分布；利用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)觀察、電子探針能譜分析(EDx)、熱天平測(cè)試、和小型流化床燃燒試驗(yàn)等手段研究了飛灰顆粒的表面形態(tài)及顆粒性質(zhì)、比較了飛灰碳與相應(yīng)入爐煤的反應(yīng)性，討論了飛灰碳的來(lái)源。

6、 針對(duì)于鍋爐運(yùn)行特性參數(shù)對(duì)福建無(wú)煙煤潔凈燃燒的影響，則主要研究了入爐煤顆粒徑分布、飛灰回燃、過(guò)量空氣系數(shù)和二次風(fēng)率調(diào)整、添加石灰石脫硫等幾種情況：一是在一臺(tái)20 t／h的第一代循環(huán)流化床鍋爐上測(cè)試了三種不同平均粒度分布入爐煤的燃燒情況，研究入爐煤粒度分布對(duì)福建無(wú)煙煤燃盡的影響。得到入爐煤平均顆粒徑變化對(duì)CFB鍋爐爐膛稀相區(qū)的燃燒情況、對(duì)爐膛內(nèi)溫度分布和煤燃盡效果等的影響規(guī)律； 二是研究了飛灰回燃對(duì)鍋爐運(yùn)行特別是飛灰含碳量及燃燒效率

7、的影響。理論分析了飛灰回燃對(duì)CFB鍋爐燃燒效率的影響，并在一臺(tái)75t／h采用兩級(jí)飛灰分離裝置的第三代工業(yè)循環(huán)流化床上測(cè)試了飛灰回燃對(duì)鍋爐返料器運(yùn)行溫度、飛灰的粒度分布及其含碳量、和鍋爐燃燒效率及其它運(yùn)行參數(shù)的影響。得到飛灰回燃量與飛灰含碳量和鍋爐燃燒效率的關(guān)系；三是研究調(diào)整鍋爐運(yùn)行參數(shù)對(duì)潔凈燃燒的影響。在一臺(tái)75t／h的采用中溫旋風(fēng)飛灰分離裝置的第三代工業(yè)循環(huán)流化床鍋爐上測(cè)試了調(diào)整過(guò)量空氣系數(shù)和二次風(fēng)率等參數(shù)對(duì)燃用福建無(wú)煙煤的CFB鍋爐

8、運(yùn)行中NOx、SO<,2>、CO等污染物排放及鍋爐飛灰含碳量的影響，得到了鍋爐運(yùn)行參數(shù)對(duì)無(wú)煙煤燃燒中污染物排放及飛灰含碳量的影響規(guī)律；最后是研究燃燒福建無(wú)煙煤的CFB鍋爐爐內(nèi)脫硫問題。在一臺(tái)35t／h第三代工業(yè)循環(huán)流化床鍋爐上進(jìn)行了爐內(nèi)添加石灰石混燒的脫硫試驗(yàn)，測(cè)試鈣硫比和石灰石顆粒徑等參數(shù)變化對(duì)脫硫及鍋爐運(yùn)行的影響。 最后，在理論分析與計(jì)算模擬方面，主要分析了粒徑對(duì)無(wú)煙煤顆粒在CFB鍋爐中燃盡的影響，討論不同宏觀煤巖福建無(wú)煙煤