440th燃烧无烟煤CFB锅炉优化燃烧试验研究.pdf
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1、洳:J、硕士学位论文论文题目:垒垒Q 主Z 照燃烧玉烟煤婴垡坦优化燃烧试验研究作者姓名盔生指导教师壅茎叠煎蕉围麴筮筮撞学科、专业王壅塾堑墨所在学院堑熊鱼丝夔王壁堂瞳提交日期2 1 Q 主基摘要摘要由于较低的污染物排放和良好的燃料适应性等优点,C F B 锅炉被认为是最适舍燃烧无烟煤的炉型,因此国内有越来越多的C F B 锅炉用于燃烧无烟煤。然而由于无烟煤燃尽时间长,C F B锅炉燃烧温度较低,运行中大多存在飞灰含碳量偏高、锅炉效率低于设计值等问题。本论文针对连州电厂燃烧湖南及当地无烟煤的4 4 0 t h C F B 锅炉运行中存在的类似问题,进行了优化燃烧试验研究。本文首先介绍了研究背景,对
2、无烟煤C F B 锅炉中的着火特性以及影响其燃尽的影响因素进行了研究综述,并指出了现有研究中尚存在的不足。为了深入了解无烟煤的燃烧特性,以便针对其特性更有效地进行优化燃烧试验,本文选取了连州电厂所烧无烟煤与一典型烟煤进行了煤热解和燃烧的热重试验,以对两者热解、燃烧动力学参数进行对比研究,结果表明无烟煤反应活性较差。优化燃烧试验考察了锅炉的总体运行状况,研究了排烟氧量、二次风率、添加石灰石、锅炉负荷等因索对锅炉效率和主要热损失的影响;并通过分析灰渣粒径分布特性和含碳量分布特性以及给煤特性和锅炉运行参数对燃尽的影响等方面详尽地研究了C F B 锅炉无烟煤燃尽特性;此外t 分析了锅炉主要污染物排放特
3、性以及锅炉运行参数的影响在此基础上,提出了优化燃烧工况,以提高锅炉效率和无烟煤燃尽水平、综合降低污染物排放最终通过优化燃烧,锅炉效率提高了1 5 9,基本达到了设计要求。最后,文章对该锅炉炉内温度分布特性以及尾部受熟面的传热特性进行了研究,分析了影响床温和炉内温度分布特性的主要因素和尾部受热面烟温分布特性,计算了尾部备受热面的传热系数并与设计值进行了比较,结果发现实际传热系数普遍比设计值大4 0 左右,因此,设计的受热面比实际需要要大近1 3,这也成为锅炉运行中减温水流量远远大于设计值的原因之一。本文通过理论研究和实际锅炉优化燃烧试验研究,提出了燃烧无烟煤C F B 锅炉优化运行参数,对燃烧无
4、烟煤的大容量C F B 锅炉的优化运行提供了有益的指导关键词:无烟煤;C F B 锅炉;优化燃烧;燃尽A B S T R A C TA B S T R A C TF o ri t sa d v a n t a g e so fl o wp o l l u t a n te m i s s i o na n da d a p t a b i l i t yt of u e l se ta l,C F Bb o i l e ri sc o n s i d e r e dt ob et h em o s ts u i t a b l eb o i l e rf o rb u r n i n ga n
5、 t h r a c i t e S oi n o r ea n dn m C F Bb o i l e r sa r ea g e dt ob u r na n t h r a c i t ei nC h i n a B u td u et ol o n gb u r n o u tt i m eo fa n t h r a c i t ea n dl o wc o m b u s t i o nt e m p e r a t u r ei nC F Bb o i l e r,t h e r ei sap r o b l e mt h a tt h ec a r b o nc o n t e
6、 n to ff l ya s hi sS Oh i g ht h a tt h ec o m b u s t i o ne f f i c i e n c yi sl o w e rt h a nt h ed e s i g n e de f f i c i e n c yw h e nb u r n i n ga n t h r a c i t e i nC F Bb o i l e r A r m i n gt h ep r o b l e m,a ne x p e r i m e n t a ls t u d yO no p t i m a lc o m b u s t i o ne
7、x p e r i m e n tf o ra4 4 0 t hC F Bb o i l e ro f L i a n z h o aP o w e rP l a n tw a sp r o c e e d e di nt h i st h e s i s T h et h e s i sf i r s ti n t r o d u c e dt h er e s e a r c hb a c k g r o u n da n ds u m m a r i z e di g n i t i o nc h a r a c t e r i s t i co fa n t h r a c a e,t
8、 h ef a c t o r sa f f e c t i n go ni t sb u r n o u ti nC F Bb o i l e ra n dt h es h o r t a g eo ft h ee x i s t i n gr e s e a r c h I no r d e rt ou n d e r s m n dt h ec o m b u s t i o nc b a r a e t e r i s t i co fa n t h r a c i t eb e t t e ra n dp r o c e e dt h eo p t i m a lc o m b u
9、s t i o ne x p e r i m e n tm o r ee f f e c t i v e l y,a ne x p e r i m e n tw a sc a r r i e do u to nc o a lp y r o l y s i sa n dc o m b u s t i o nw i t hT G At oc o m p a r et h ek i n e t i cp a r a n t t e r so fp y r o l y s i sa n dc o m b u s t i o nr e a c t i o n so ft h ea n t h r a c
10、 i t eb u r n ti nL i a n z h o uP o w e rP l a n tw i t ht h e s eo fat y p i c a lb i t u m i n o u sc o a l T h er e s u l ts h o w st h a tt h er e a c t i v i t yo f a n t h r a c i t ei sm a c hW O r s Ct h a nb i t u n n n o a sc o a l h It h eo p a m a lc o m b u s t i o ne x p e r i m e n t
11、,t h ee f f e c t so fo x y g e nc o n t e n to ff l u eg a s s e c o n d a r ya i rc o e f f i c i e n t,C a J S,b o i l e rl o a do nb o i l e re f f i c i e n c ya n dm a i nh e a tl o s sw e 他s t u d i e d T h eb u r n o u tc h a r a c t e r i s t i co fa n t h r a c i t ew a sa n a l y s e db y
12、m e a s u r i n gp a r t i c l es i z ea n dc a r b o nc o n t e n td a s t r i b u t i o no ff l ya s ha n ds l a g T h ee f f e c t so fo p e r a t i o ap a r a m e n t sO I lb u r n o u t o fa n t h r a c i t ew e a l s os t u d i e d I na d d i t i o n,e m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i co
13、 fe o m b a g t i o np o l l u t a n tW a gt e s t e d B a s i n go nt h e s es t u d i e s,m t s t l r e sw e r ep u tf o r w a r dt oi m p r o v eb o i l e re f f i c i e n c ya n db u r n o u to fa n t h r a c i t e,a n dr e d u c et o t a le m i s s i o no fc o m b u s t i o np o l l u t a n t A
14、 f t e rt h eo p t i m a lc o m b u s t i o n,t h eb o i l e re f f i c i e n c yi n c r e a s e d1 5 9,a c h i e v i n gt h ed e s i g n e de f f i c i e n c yn e a r l y F u r t h e r m o r e,t h ed i s t r i b u t i o no ft e m p e r a t u r ei nt h eb o i l e ra n dt h eh e a tt r a n s f e rc h
15、 a r a c t e r i s t i co ft h es u p e r h e a t e r s,e c o n o m i z e ra n da i rh e a t e ri nt h eb a c k p a g so fb o i l e ra n dt h e i r 研m a r ye f f e c tf a c t o r sw e r ea n a l y z e d T h eh e a tt r a n s f e rc o e f f i c i e n t sw e r ea l s oc a l c u l a t e da n dc o m p a
16、 r e dw i t ht h ed e s i g nv a l u e s I tW a sf o u n dt h a ta c t u a l h e a tt r a m f 口c o e f f i c i e n t sw e r e4 0 l a r g e rt h a nd e s i g n e do n e s,s ot h a tt h ea r e a u so fh e a te x c h a n g e r sw e r eI 3l a r g e rt h a nn e e d e d I tw a gO l l Cr e a s o uf o rt h
17、a tt h ef l o wo fd e s u p e r h e a t e rs p r a yw a t e rw a sf a rl a r g e rt h a nd e s i g nv a l u e B yt h e o r e t i e ss t u d ya n do p a n mc o m b u s t i o ne x p e r i m e n t sf o rt h ep r a c t i c a lC F Bb o i l e r,s o m es u i t a b l eo p e r a t i o n B r e sf o rt h eC F
18、Bb o i l e rb u r n i n ga n t h r a c i t eW e r ep u tf o r w a r d,w h i c ho f f e r e dag o o d r e f e r e n c e f o r t h eo p t i m a l o p e r a t i o n o f l a r g e C F B b o i l e r s b u r n i n g a n t h r a c i m K e y w o r d:A n t h r a c i t e,C F Bb o i l e r,O p t t m a lo a m b
19、u s d o n,B u r n o u t独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得逝江太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名:孑Z 锋签字日期:。年j 月彳日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江太堂有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权逝江太堂可以将学位论
20、文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位译文作者签名j弘锋签字日期:口红f 月日导师签名:签字日期:左臻。存主其辑第一章绪论第一章绪论,1 1 中国能源结构和无烟煤资源概况j1 1 1 中国能源结构我国长期以来是一个以煤炭为主要能源资源的国家,煤炭资源十分丰富,分布也非常广泛。从国土资源部获悉,截至2 0 0 2 年年底,中国探明可直接利用的煤炭储量1 8 8 6 亿吨。另外,包括3 3 1 7 亿吨基础储量和6 8 7 2 亿吨资源量共计I 万多亿吨的资源尚待勘探开发“】能源资源总储量的构成为:
21、原煤8 7 4,原油2 8 N,天然气o 3,水能9 5。探明可经济开发的剩余可采总储量1 3 9 2 亿吨标准煤,能源剩余可采总储量的构成为:原煤5 8 5,原油3 4,天然气1 3,水能3 6 5“。与我国能源资源相对应,我国的能源结构也一直以煤为主煤炭在我国一次性能源结构中一直处于主导地位,2 0 世纪5 0 年代煤炭消耗占全部能源的比例曾高达9 0 随着大庆油田、渤海油田的发现和开发,一次性能源结构才有了一定程度的改变。目前,我国煤产量位居世界第一位:出口量仅次于澳大利亚,居世界第二位。2 0 0 I 2 0 0 2 年我国能源生产,消费总量及构成结构见表卜1。由表可知,煤炭占我国能源
22、结构比例的7 0 左右;煤炭在电力生产中所占的比例更高,约7 8 左右”1(见表卜2)表卜l2 0 0 i-2 0 0 2 年我国能源生产、消费总量及构成结构燃烧无烟煤C F B 锅炉燃烧优化试验研究浙江大学硕士学位论文I 1 2 中国无烟煤资源概况“1在我国的煤炭储量中,无烟煤约占1 7 在已探明的煤炭保有储量中,无烟煤约1 4 0 0 亿吨,居世界第一位。2 0 0 2 年无烟煤产量为2 5 亿吨左右,占当年全国原煤产量的I 6 以上。山西省的无烟煤储量居全国首位,占全国无烟煤资源的4 0 左右,也是我国无烟煤产量最多的省份,另外河南、湖南、贵州等省也是无烟煤的主要产地(见表I-3)表I-
23、3 中国主要无烟煤产地2 0 0 2 年无烟煤产量无烟煤是埋藏年代最久、碳化程度最深、挥发分最低的煤种。无烟煤挥发分很低,一般小于1 0,而固定碳含量和热值相对较高。在我国,无烟煤按照其变质程度分为变质程度最高的无烟煤一号(俗称年老无烟煤)、变质程度中等无烟煤二号(俗称典型无烟煤)和变质程度相对最浅的无烟煤三号(俗称年轻无烟煤),详见表I-4 我国无烟煤的查明资源储量以年轻无烟煤三号最多,其次为典型的无烟煤二号,而年老的无烟煤一号最少。表卜5 列出了我国主要无烟煤矿区煤层的主要煤质特征。衰卜4 中国无烟煤的分类表卜5 中国几个主要产地无烟煤的煤质特征无烟煤除了用于煤化工领域,越来越多地用作电站
24、和工业锅炉的燃料,是我国的主要工业燃料和动力用煤种之一。无烟煤的高效利用对我国能源与动力工程领域的节能有着举足轻重的作用。2、第一章绪论1 2 煤粉炉燃烧无烟煤的不足由于无烟煤的着火点高,挥发分低,燃烧时火焰很短,因而燃烧无烟煤粉的电厂锅炉设计要求与燃烧烟煤的煤粉锅炉有所不同,即要求其炉膛的容积和高度等技术参数应与无烟煤燃烧时所产生的火焰高度和温度相适应。同时,燃烧时的送风速度及风量等也要随之改变随着锅炉设计和制造技术地不断提高和发展,目前已能制造出燃烧V d a f 为3 5 6 的典型无烟煤煤粉锅炉,有的甚至还能制造燃烧年老无烟煤V d a f 一6 5 0 C(C 9 0)的无烟煤,建议
25、先采用f w 较低的烟煤进行锅炉的投煤启动,待炉膛密相区温度稳定到8 0 0 C 后再切换到运行煤种。pot s1-7 1 0 2-?0 0 它3 _ 删-舶D _ 枷它图2-1 稳定着火温度r 州和煤吉碳量C 叫关系曲线图2-2 不同床温时无烟煤燃烧温度时间曲线薛雷阱等人在电加热的小型流化床燃烧系统中,采用热烟气炉下点火的方式研究了龙岩无l O4 4 0 t h 燃烧无烟煤C F B 锅炉燃烧优化试验研究浙扛大学硕士学位论文烟煤在流化床中的着火特性,考察了床温对煤粒着火特性的影响在不同初始床温,同一粒度煤样(1m m 2 m m)在炉膛内,一f 曲线见图2-2。将煤粒投入流化床后,由于煤粒自
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