純氧在電站鍋爐點(diǎn)火及穩(wěn)燃過程中的助燃特性研究.pdf

1、我國是一個(gè)石油資源匱乏的國家，每年都需大量進(jìn)口石油。電站鍋爐在冷態(tài)啟動(dòng)和低負(fù)荷穩(wěn)燃過程中消耗了大量的石油，因此探索新的電站鍋爐節(jié)油技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　針對(duì)上述問題，本文提出了“以氧代油”的應(yīng)對(duì)方法，將氧氣引入到電站鍋爐煤粉氣流的著火過程中，充分發(fā)揮氧氣強(qiáng)烈的助燃性能，改善煤粉氣流著火特性，實(shí)現(xiàn)減少電站鍋爐燃油消耗量的目的。
　　本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　一、對(duì)煤粉氣流在特定氧氣氛圍下的富氧燃燒理

2、論進(jìn)行了研究。主要從四個(gè)方面展開:(1)利用數(shù)學(xué)模型計(jì)算了氧氣濃度對(duì)煤粉氣流著火方式的影響，研究結(jié)果表明氧氣濃度的提高將使得煤粉氣流的著火方式從均相著火向非均相著火轉(zhuǎn)變。(2)推導(dǎo)出煤粉氣流著火所需加熱時(shí)間的計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果表明燃油火焰溫度從1000℃上升到2000℃時(shí)，煤粉著火所需的加熱時(shí)間減少了80％，證明了利用氧氣助燃提高火焰溫度是減少煤粉著火所需時(shí)間的有效方法。(3)分析煤粉燃燒反應(yīng)速率常數(shù)和反應(yīng)溫度、氧氣濃度之間的關(guān)系，研究

3、結(jié)果表明當(dāng)火焰溫度從1000℃升高到2000℃時(shí)，柴油的燃燒反應(yīng)速率常數(shù)k增加了11.56倍，證明了利用氧氣提高火焰溫度是加快燃料燃燒速度的有效方法。(4)分析比較氧氣濃度對(duì)煤粉氣流著火熱的影響，結(jié)果表明煤粉在純氧氛圍下燃燒所需的著火熱約為在空氣氛圍下的1/2。
　　二、提出了高溫氧氣點(diǎn)火方法。該方法在特殊設(shè)計(jì)的高溫氧氣發(fā)生器內(nèi)用極少量燃油將氧氣加熱至最高1480℃的高溫狀態(tài)，然后將高溫氧氣送入到點(diǎn)火燃燒器中直接點(diǎn)燃劣質(zhì)煤煤粉氣流

4、。本文采用了熱態(tài)點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法驗(yàn)證了該方法的可行性與有效性。在熱態(tài)實(shí)驗(yàn)部分，首先重點(diǎn)研究了高溫氧氣發(fā)生器的性能特點(diǎn)，然后以山西晉中貧煤和陽泉無煙煤作為實(shí)驗(yàn)煤種，完成了多種工況下的煤粉點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，證明了高溫氧氣可以直接點(diǎn)燃劣質(zhì)煤煤粉氣流，并給出了最佳的高溫氧氣點(diǎn)火熱源參數(shù)。在數(shù)值計(jì)算部分，首先對(duì)高溫氧氣發(fā)生器進(jìn)行了模擬，給出了速度場、溫度場、氧氣濃度場等主要參數(shù)的分布特征，然后以陽泉無煙煤為研究對(duì)像，對(duì)該煤種的多個(gè)實(shí)驗(yàn)工況進(jìn)行了數(shù)

5、值模擬計(jì)算，從理論角度證明了高溫氧氣點(diǎn)火方法是可行的和有效的。
　　三、研究了高溫氧氣點(diǎn)火方法在W火焰鍋爐的使用情況。該部分內(nèi)容采用的是數(shù)值計(jì)算的研究方法。主要模擬了W火焰鍋爐旋風(fēng)筒燃燒器的點(diǎn)火特性，總結(jié)出了旋風(fēng)筒點(diǎn)火燃燒器的性能特點(diǎn)，證明了高溫氧氣可以直接點(diǎn)燃W型火焰鍋爐的無煙煤煤粉氣流，為該類型鍋爐的節(jié)油點(diǎn)火提供了一種新的有效方法。
　　四、提出了超高溫火焰點(diǎn)火方法。該方法的特點(diǎn)是將部分純氧直接助燃柴油，生成溫度可高達(dá)1

6、895℃的超高溫純白色火焰，并將其余氧氣加入到煤粉氣流中形成富氧煤粉氣流，然后用超高溫火焰點(diǎn)燃富氧煤粉氣流。本文用熱態(tài)實(shí)驗(yàn)的方法，研究了超高溫火焰發(fā)生器的性能特點(diǎn)，揭示了火焰溫度和油氧流量的內(nèi)在關(guān)系。然后以燃用劣質(zhì)煤的300MW前后墻對(duì)沖鍋爐為應(yīng)用對(duì)象，介紹了該方法的實(shí)際使用情況，總結(jié)出了最佳煤粉濃度范圍和煤氧流量的合理值。最后對(duì)鍋爐的冷態(tài)啟動(dòng)進(jìn)行了性能測試，較低的飛灰含碳量和合理的鍋爐升溫升壓速率證明了該方法能夠滿足劣質(zhì)煤鍋爐的冷態(tài)點(diǎn)

7、火啟動(dòng)的需要。
　　五、提出了以氧代油穩(wěn)燃方法。該方法將純氧送入到燃燒器內(nèi)的濃測煤粉氣流中，形成局部富氧氛圍，改善煤粉氣流的著火性能，實(shí)現(xiàn)鍋爐在低負(fù)荷工況下的無油穩(wěn)燃。本文采用了數(shù)值計(jì)算的研究方法，首先，模擬了燃燒器內(nèi)的氧氣與煤粉氣流的混合分布特性，并總結(jié)出加氧位置與富氧濃度、富氧范圍之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;然后分析了不同工況的氧氣穩(wěn)燃效果，通過富氧燃燒溫度場和CO2濃度場的分布特點(diǎn)，比較了氧氣流量和加氧位置對(duì)煤粉氣流著火距離的影響，總結(jié)