燃燒器下擺時冷灰斗內(nèi)結(jié)渣的試驗和數(shù)值模擬.pdf

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1、燃燒器下擺時冷灰斗內(nèi)結(jié)渣的試驗和數(shù)值模擬劉文酷(上海諾特飛博燃燒設(shè)備有限公司，上海200333)摘要：近年來，擺動式燃燒器主要用于大型的四角切圓燃燒鍋爐，通過擺動式燃燒器進行調(diào)節(jié)再熱氣溫，其調(diào)節(jié)靈敏、調(diào)溫幅度大、簡單、不需要增加功率消耗以及附加受熱面等優(yōu)勢，所以在大型四角切圓燃燒鍋爐得到廣泛應(yīng)用。在運行過程中，由于使用不當(dāng)會出現(xiàn)爐內(nèi)結(jié)渣等現(xiàn)象，使用燃燒器局部超溫。在使用擺燃燒器調(diào)節(jié)再熱汽溫時，如果擺幅度過大會出現(xiàn)燃燒器下擺時冷灰斗，從而出現(xiàn)冷灰斗內(nèi)結(jié)渣的情況，導(dǎo)致嚴(yán)重的結(jié)渣事故發(fā)生。本文主要針對

2、燃燒器擺動的前提下冷灰斗內(nèi)的灰渣沉積進行有效的分析，并且對燃燒器下擺條件和燃燒器水平的冷灰斗內(nèi)結(jié)渣的試驗，從而得出燃燒器下擺時冷灰斗內(nèi)結(jié)渣的數(shù)據(jù)，同時結(jié)合爐內(nèi)結(jié)渣過程的數(shù)值模擬，通過模擬了解燃燒器下擺時冷灰斗內(nèi)結(jié)渣的的特性。關(guān)鍵詞：結(jié)渣；數(shù)值模擬；擺動式燃燒器擺動式燃燒器主要用于大型的四角切圓燃燒鍋爐，通過擺動式燃燒器進行調(diào)節(jié)再熱氣溫，其調(diào)節(jié)靈敏、調(diào)溫幅度大、簡單、不需要增加功率消耗以及附加受熱面等優(yōu)勢。其燃燒器可以在±20。一±300的范圍內(nèi)進行上下方向擺動，在利用擺動式燃燒器調(diào)節(jié)再熱汽溫”1

3、。在燃燒器負荷較低或者爐膛吸熱較多的時候，氣溫還達不到額定值的情況下，其噴口就要向上擺動；負荷較高或者爐膛吸熱較少的時候，氣溫高于額定值的情況下，其噴口就要向下擺動。本文通過600MW鍋爐按?；碚撨M行實驗，對燃燒器擺動的前提下冷灰斗內(nèi)的灰渣沉積進行有效的分析，現(xiàn)報告如下o，。1燃燒器下擺時冷灰斗內(nèi)結(jié)渣的試驗對某家電廠進行調(diào)查顯示，其600MW燃煤鍋爐主要是通過四角切圓燃燒鍋爐進行調(diào)節(jié)再熱氣溫。通過按?；碚撨M行實驗，擺動式燃燒器進行再熱控制循環(huán)汽包爐中，其爐膛斷面為19558mmXl6432．

4、5mm，容積為15484m3。在燃燒器中爐膛的4角同時布置4組切向擺動式燃燒器，可以在上、下方向±20。內(nèi)進行擺動，以便于調(diào)節(jié)再熱汽溫【3】。在燃燒器建立冷模試驗臺架，送風(fēng)量為15000m譏，利用平衡通風(fēng)的方式，使?fàn)t膛維持微負壓并保障爐內(nèi)流動可以順利進入第二自?；瘏^(qū)。通過保持爐膛微負壓進行引風(fēng)機平衡通風(fēng)，利用五孔探針、熱線風(fēng)速儀等來測量爐內(nèi)速度場；同時利用煙花示的蹤定性來表示爐內(nèi)流動的狀態(tài)。在燃燒器中設(shè)計配風(fēng)條件時對燃燒器下擺、水平進行粒徑顆粒在冷灰斗內(nèi)的沉積試驗，當(dāng)燃燒器下擺到最低的位置時，通

5、過不同的示蹤粒徑對冷灰斗內(nèi)的總沉積量，燃燒器下擺和粒徑是影響冷灰斗內(nèi)的顆粒沉積的主要因素”‘。在燃燒器下傾的時候，冷灰斗內(nèi)粒子沉積量明顯增加，然而在相同的下傾角度中，配風(fēng)一樣，粒子粒徑和沉積量就越大，其粒子沉積的分布情況也是一樣，如圖1。霹攔雕圖1冷灰斗壁面上的顆粒沉積分布特性()(，m)在冷態(tài)模化實驗的模擬過程中，肯定是存在著一定誤差，比如：熱態(tài)運行鍋爐中，在風(fēng)出口煤粉顆粒的燃燒過程中顆粒的直徑會不斷減小，熱態(tài)下爐內(nèi)向上流動的趨勢顯著，其冷灰斗固體顆粒的比例也明顯降低閉。實驗表明，導(dǎo)致燃燒器下

6、擺時冷灰斗內(nèi)結(jié)渣嚴(yán)重的主要因素是最底層二次風(fēng)厚度太薄，只有337mm，在最底層二次風(fēng)對一次風(fēng)的作用比較弱，所以燃燒器下擺的時候，二次風(fēng)的支撐作用就更低了。2燃燒器下擺時冷灰斗內(nèi)結(jié)渣的數(shù)值模擬在燃燒器下擺時冷灰斗內(nèi)考慮到熱態(tài)燃燒在煤粉顆粒、爐內(nèi)冷熱態(tài)等氣流中差距較大，其熱態(tài)條件下氣流向上流動的狀態(tài)比較明顯，通過數(shù)值模擬的方式，對燃燒器下擺時冷灰斗內(nèi)結(jié)渣的進行熱態(tài)三維模擬”1。燃燒器下擺時冷灰斗內(nèi)中影響爐內(nèi)結(jié)渣的因素有：一是煤自身結(jié)渣的功能，導(dǎo)致煤自身結(jié)渣的原因是受煤中礦物質(zhì)的影響；二是灰粒在壁面的

7、粘附生長，由于底部熱傳導(dǎo)性使渣層表面的溫度提高，灰粒在壁面就容易形成物理、化學(xué)的粘附，其化學(xué)機理主要是指堿化、氧化以及氣體與渣本身發(fā)生硫化等現(xiàn)象使渣層更加厚；三是灰粒向壁面的輸運過程，灰粒向壁面的輸運機理由熱遷移(<10斗m顆粒)、非均相反應(yīng)(<1斗m顆粒)、慣性遷移(>10斗m顆粒)、凝結(jié)這四種機理構(gòu)成；四是爐內(nèi)溫度場、氣相流場的結(jié)渣反作用，隨著爐內(nèi)溫度水平的提高就會形成結(jié)渣，同時還會影響氣相流暢導(dǎo)致惡性循環(huán)的現(xiàn)象”’。燃燒器下擺時冷灰斗內(nèi)的數(shù)值模擬的結(jié)渣過程主要考慮到顆粒與壁面的碰撞頻率、粘

8、結(jié)效率這兩個指標(biāo)。其中爐內(nèi)的多數(shù)顆粒的慣性機理均達到壁面，但是在顆粒輸運中煙氣湍流脈動起著非常重要的作用，湍流渦中顆?？梢晕漳芰康竭_邊界層。顆粒到達壁面時并不是都粘在壁上，在渣層、顆粒的影響下粘結(jié)效率的渣層、粘性、組分、顆粒的溫度出顆粒的粘性的公式：Ⅳ1=∑Pi(T，，)+[卜P．ff，)lPs盯s)式中Pi(T，)的顆粒中組分il-l的粘結(jié)概率，k是指顆粒自身的溫度，Psffs)壁表面的粘結(jié)概率。顆粒粘度斗和臨界粘性斗判斷Pi(rk)值求得：斗=10”“怖。刪2+(下轉(zhuǎn)第114頁)112l化