天然氣助燃的無(wú)煙煤煤粉旋流燃燒器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)開(kāi)題報(bào)告模板(已修改)
2025-06-09 09:36 本頁(yè)面
【正文】 學(xué)位論文題目 天然氣助燃的無(wú)煙煤煤粉旋流燃燒器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā) 研究課題來(lái)源 課 題 的 意 義 以 及 研 究 的 主 要 內(nèi)容 1 研究 的背景 我國(guó)一次能源主要以煤炭為主，并且我國(guó)是世界上煤炭?jī)?chǔ)量最 豐富 的國(guó)家 之一 。我國(guó)一次性能源量的一大特點(diǎn)就是貧油、少氣、富煤炭 ， 在這樣的能源結(jié)構(gòu)背景下 ， 大力發(fā)展煤炭在工業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)便成了時(shí)代的趨勢(shì) ， 煤炭資源也將在現(xiàn)在以及未來(lái)的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)占據(jù)我國(guó)工業(yè)使用能源的主導(dǎo)地位 。 由于我國(guó)的煤炭資源與其它種類(lèi)的能源相比 ， 相對(duì)較為豐富 ， 而國(guó)家目前又正處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展 的時(shí)期 ， 能源需求持續(xù)增長(zhǎng)，有關(guān)專(zhuān)家對(duì)我國(guó)能源進(jìn)行長(zhǎng)期預(yù)測(cè)認(rèn)為，在未來(lái)五十年甚至更長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，我國(guó)煤炭在一次能源的消費(fèi)中所占比例不會(huì)低于 60%。 我國(guó)貧煤、無(wú)煙煤等低揮發(fā)分煤廣泛分布于湖北、河南、山西、福建、山東等地，資源極其豐富，約占我國(guó)煤炭資源的 16％以上。這些煤種由于揮發(fā)分釋放速率低，著火溫度高，可燃性能差，極不易著火與燃盡，調(diào)峰運(yùn)行更是十分困難。與其他煤種相比 ,無(wú)煙煤屬于埋藏年代久煤種 。 典型的無(wú)煙煤具有含碳量高 、 發(fā)熱量高 、 灰熔點(diǎn)高和低揮發(fā)分 、 低灰分 、 低含硫量的特點(diǎn) ，即所謂的“三高三低”。 國(guó)內(nèi)對(duì)于難燃 的低揮發(fā)分煤，習(xí)慣上采用四角切圓燃燒方式。這種燃燒方式容易實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒，分級(jí)燃燒不僅有利于低揮發(fā)分煤的著火和燃燒穩(wěn)定，而且對(duì)降低鍋爐的 NOx排放也是一個(gè)重要措施。但四角切圓燃燒容易造成爐內(nèi)結(jié)渣和爐膛水冷壁管的高溫腐蝕。對(duì)倒 U型鍋爐，四角切圓燃燒鍋爐爐膛出口氣流殘余旋轉(zhuǎn)造成的水平煙道左右兩側(cè)嚴(yán)重的煙溫和流量偏差，成為過(guò)熱器和再熱器可靠運(yùn)行的障礙。鍋爐容量越大，煙氣側(cè)偏差也越嚴(yán)重 。 相比之下，旋流燃燒器在爐膛中一般采用對(duì)沖布置，爐內(nèi)流場(chǎng)不存在整體旋流，火焰充滿度好，流場(chǎng)均勻；在爐膛出口處和水平煙道內(nèi)煙氣溫度也比 較均勻，不存在四角切圓燃燒特有的爐膛出口氣流余旋，而造成流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的嚴(yán)重不均。當(dāng)鍋爐采用墻式（對(duì)沖）布置的旋流燃燒器時(shí)，在爐內(nèi)結(jié)渣和煙溫偏差方面比四角切圓燃燒鍋爐具有明顯的優(yōu)越性。旋流燃燒器屬于按單只燃燒器獨(dú)立組織燃燒的一類(lèi)燃燒裝置，在鍋爐低負(fù)荷需停用部分燃燒器時(shí)，運(yùn)行燃燒器的流場(chǎng)不會(huì)受到很大影響。因此，相對(duì)于四角切圓燃燒方式，低負(fù)荷時(shí)旋流燃燒器應(yīng)該更容易獲得燃料著火所需的流場(chǎng)特性。旋流燃燒器一般認(rèn)為適合于揮發(fā)分 Vdaf≮ 25%，發(fā)熱量 Qar,≮ 17～ 19MJ/Kg 的中等以上質(zhì)量煙煤的燃燒，當(dāng)燃用低 揮發(fā)分煤時(shí)需特別注意其穩(wěn)燃問(wèn)題。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)旋流燃燒器的穩(wěn)燃和降低 NOx排放等問(wèn)題進(jìn)行了大量研究工作，但穩(wěn)燃作為低揮發(fā)分煤墻式旋流燃燒器可靠運(yùn)行的首要問(wèn)題，至今仍未很好 地 解決。 由此，本文將開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出一種以 補(bǔ)入 天然氣的方法促進(jìn)無(wú)煙煤快速 著火 及穩(wěn)定燃燒的燃燒器。據(jù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，在煤粉燃燒過(guò)程中，只要有 10%的煤粉能先著起來(lái)，就能維持整個(gè)煤粉氣流的穩(wěn)燃，因此保證這 10%煤粉能及時(shí)有效地著火，就能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)煙煤穩(wěn)定燃燒。由于天然氣的成分與煤揮發(fā)分成分基本相同，無(wú)煙煤在燃燒過(guò)程中煤粉會(huì)發(fā)生熱破碎，與天然氣混合燃燒時(shí)類(lèi)似 煙煤析出揮發(fā)分，所以本文將在旋流燃燒器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，加入天然氣 補(bǔ)入 裝置，使天然氣 對(duì)煤粉 起到良好的助燃作用。 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 旋流燃燒器被認(rèn)為是無(wú)煙煤穩(wěn)定燃燒的比較理想的燃燒器，國(guó)內(nèi)外對(duì)旋流燃燒器的穩(wěn)燃做了很多研究。旋流燃燒器是利用旋轉(zhuǎn)氣流形成有利于著火的回流區(qū)以及氣流混合強(qiáng)烈的特點(diǎn)來(lái)燃燒煤粉的。高溫回流區(qū)的存在是這類(lèi)燃燒器的特點(diǎn)，它為煤粉燃燒提供穩(wěn)定的熱源，使煤粉氣流及時(shí)著火并穩(wěn)定燃燒。但是多數(shù)的研究集中在兩個(gè)方向：其中一方面是設(shè)計(jì)旋流燃燒器的穩(wěn)燃裝置，保證煤粉在一次風(fēng)形成的中心回流區(qū)的積滯時(shí)間從 而保證煤粉穩(wěn)定燃燒；另一方面是設(shè)計(jì)旋流燃燒器的煤粉濃淡分離裝置，因?yàn)樵谶m當(dāng)高的濃度時(shí)，煤粉的著火溫度會(huì)降低，有利于燃燒。 國(guó)外研究現(xiàn)狀 德國(guó) Babcock 公司的 DS 燃燒器 DS燃燒器是德國(guó) Babcock公司 90 年代推出的第三代低 NOx旋流燃燒器，如圖 21，它既可用于優(yōu)質(zhì)煙煤，也可用于劣質(zhì)煙煤和貧煤，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和穩(wěn)燃措施為： 圖 21 DS 型燃燒器及齒環(huán)型穩(wěn)燃器照片圖 （ 1）采用直徑較大的中心風(fēng)管以增加一次風(fēng)與回流煙氣的接觸周界。 （ 2）中心風(fēng)管端部（出口）采取平直結(jié)構(gòu)，一次風(fēng)管端部加裝擴(kuò)口 錐，內(nèi)、外二次風(fēng)端部也為外擴(kuò)形，外擴(kuò)形二次風(fēng)噴口可推遲與一次風(fēng)的過(guò)早混合。 （ 3）一次風(fēng)通道內(nèi)加裝旋流葉片，采用旋流方式消除煤粉氣流經(jīng)過(guò)彎頭后產(chǎn)生的煤粉周向不均。 （ 4）在一次風(fēng)管內(nèi)壁加裝齒環(huán)形穩(wěn)燃器。 穩(wěn)燃環(huán)能造成穩(wěn)定的回流區(qū)，對(duì)煤粉著火有利；內(nèi)外二次風(fēng)向外擴(kuò)散，不會(huì)參與煤粉的點(diǎn)燃過(guò)程，煤粉氣流所需著火熱可減少到最低限度，即使燃用無(wú)煙煤也能穩(wěn)定燃燒。 美國(guó)加拿大 Bamp。W 公司 DRB 型燃燒器 美國(guó) Bamp。W公司 70 年代推出的二次風(fēng)雙流道均為旋流且可調(diào)的燃燒器，常稱雙調(diào)節(jié)（或雙調(diào)風(fēng)）燃燒器： Bamp。W 燃燒器在一次風(fēng)管內(nèi)不設(shè)中心風(fēng)管，一次風(fēng)為直流。在燃燒器前一次風(fēng)管彎頭處安裝一塊偏流板，以改善風(fēng)粉混合物經(jīng) 90176。拐彎后過(guò)大的上下偏差，在一次風(fēng)管內(nèi)部設(shè)有擴(kuò)流錐，以消除周向的煤粉不均，但這種結(jié)構(gòu)又在一次風(fēng)管內(nèi)形成外濃內(nèi)淡的風(fēng)粉分布。故在一次風(fēng)管出口內(nèi)壁加裝類(lèi)似于 DS 穩(wěn)燃器的方齒穩(wěn)燃環(huán)，以改善一次風(fēng)出口的煤粉分布，并適當(dāng)阻擋煤粉過(guò)快的向外擴(kuò)散。 由于不設(shè)中心
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