[發(fā)明專利]用于含碳固體燃料混燃特性測試的沉降爐裝置及方法

在審

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• 申請日: 2015-11-11
• 公開（公告）號: CN105423284A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方慶艷;馬侖;葛江;趙斯楠;張成;陳剛
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: F23C5/08
• 分類號: F23C5/08
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 方放

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體燃料燃燒技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于含碳固體燃料混燃特性測試的沉降爐裝置及方法。

背景技術(shù)

混合燃料燃燒技術(shù)是指將不同種類的燃料按一定比例進(jìn)行摻混改變混配燃料的著火特性、結(jié)渣特性、燃盡特性、排放特性等，以適應(yīng)不同燃燒設(shè)備對燃料的要求。常見的含碳固體燃料混合燃燒技術(shù)有混煤燃燒、煤與生物質(zhì)混燒、污泥與煤混燒、煤與石油焦混燒等。

以電站鍋爐為例，電站鍋爐入爐煤種多變，實(shí)際用煤的各項指標(biāo)與設(shè)計煤種差異較大，嚴(yán)重影響電站鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。混合燃料燃燒技術(shù)是解決這一問題的主要方法之一，屬于潔凈煤燃燒技術(shù)范疇，目前，該燃燒技術(shù)廣泛應(yīng)用于大型燃煤鍋爐。一般大型燃煤鍋爐在高度方向上通常都配有多層燃燒器，不同層燃燒器到爐膛出口的距離不同，由不同層燃燒器噴入的固體燃料燃燒顆粒在爐內(nèi)的沿程距離不同。就煤粉在“爐內(nèi)”摻混燃燒而言，由不同層燃燒器噴入的固體燃料燃燒顆粒在爐內(nèi)的停留時間和延遲混合的時間是不同的，而在爐內(nèi)有限的空間和距離下，燃料的停留時間和延遲混合的時間對燃燒的經(jīng)濟(jì)性和排放特性會產(chǎn)生較大影響。同時，煤粉在“爐內(nèi)”摻混燃燒下，不同煤種的摻混比例對燃燒的經(jīng)濟(jì)性和排放特性也會產(chǎn)生較大影響。而就“爐外”摻混燃燒方式來說，不同特性煤種在爐外按照一定比例摻混之后送入爐內(nèi)燃燒，而煤種摻混比例對燃燒的經(jīng)濟(jì)性和排放特性影響較大，在合適的摻混比例下可達(dá)到高效低排放的目的。綜上，就目前的配煤技術(shù)而言，探究不同特質(zhì)的含碳固體燃料的摻混方式、送入爐內(nèi)方式、配煤比例等，對電站鍋爐在實(shí)際運(yùn)行中的燃燒經(jīng)濟(jì)性和排放特性具有非常大的意義，可為工業(yè)實(shí)際提供理論參考。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的迫切技術(shù)需求，本發(fā)明提出一種用于含碳固體燃料混燃特性測試的沉降爐裝置及方法，其目的在于，(i)實(shí)現(xiàn)含碳固體燃料在“爐內(nèi)”和“爐外”兩種摻混方式下的混燃特性的試驗(yàn)；(ii)實(shí)現(xiàn)在“爐內(nèi)”和“爐外”兩種摻混方式下，不同含碳固體燃料在不同摻燒比例下混燃特性的試驗(yàn)；(iii)實(shí)現(xiàn)在“爐內(nèi)”摻混方式下，不同含碳固體燃料在爐內(nèi)的混合時間對混合燃料燃燒特性影響的試驗(yàn)。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，本發(fā)明提供了用于含碳固體燃料混燃特性測試的沉降爐裝置，包括沉降爐爐體、給粉管道組件和煙氣輸出組件；所述沉降爐爐體的一端為風(fēng)粉入口端，另一端為煙氣出口端，所述風(fēng)粉入口端連接所述給粉管道組件，所述煙氣出口端連接煙氣輸出組件；

所述給粉管道組件包括兩根一次風(fēng)粉管、一根二次風(fēng)管和入口水冷段，所述兩根一次風(fēng)粉管用于向所述沉降爐爐體內(nèi)送入燃料，所述二次風(fēng)管用于向所述沉降爐爐體內(nèi)送入氧氣以助燃，所述入口水冷段用于對風(fēng)粉管和二次風(fēng)管換熱降溫；

所述煙氣輸出組件包括出口水冷段、灰收集裝置和煙氣出口，所述出口水冷段的一端連通所述沉降爐爐體的煙氣出口端，另一端連通灰收集裝置和煙氣出口，水冷段用于對輸出的煙氣換熱降溫，灰收集裝置用于收集煙氣中的灰渣，煙氣出口用于排出煙氣。

一種應(yīng)用所述沉降爐的含碳固體燃料混燃特性試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

爐內(nèi)摻混方式和摻混比例恒定下的測試步驟：兩種不同含碳固體燃料分別從兩根一次風(fēng)粉管送入沉降爐爐體內(nèi)燃燒，通過改變兩根一次風(fēng)粉管的長度差，實(shí)現(xiàn)對兩種不同含碳固體燃料在爐內(nèi)的混合時間的控制，從而完成不同含碳固體燃料在爐內(nèi)的混合時間對混合燃料燃燒特性影響的試驗(yàn)；

爐內(nèi)摻混方式和一次風(fēng)粉管長度差恒定下的測試步驟：改變兩種含碳固體燃料在爐內(nèi)的摻混比例，完成不同含碳固體燃料在爐內(nèi)的摻混比例對混合燃料燃燒特性影響的試驗(yàn)；

爐外摻混方式的測試步驟：關(guān)閉一根一次風(fēng)管，不同含碳固體燃料按一定比例混合后通過另一根一次風(fēng)粉管送入爐內(nèi)燃燒，完成不同含碳固體燃料爐外混合比例對混合燃料燃燒特性影響的實(shí)驗(yàn)。

本發(fā)明有益技術(shù)效果體現(xiàn)在：

1)在本發(fā)明中，在“爐內(nèi)”摻混方式和一定摻混比例下，不同含碳固體燃料分別從不同一次風(fēng)粉管送入爐內(nèi)燃燒，通過改變兩根一次風(fēng)粉管長度差異來實(shí)現(xiàn)對不同含碳固體燃料在爐內(nèi)的混合時間的控制，該方法可用于不同含碳固體燃料在爐內(nèi)的混合時間對混合燃料燃燒特性影響的試驗(yàn)。

2)在“爐內(nèi)”摻混方式和一次風(fēng)粉管長度差異一定下，通過改變兩種含碳固體燃料在爐內(nèi)的摻混比例以實(shí)現(xiàn)不同含碳固體燃料在爐內(nèi)的摻混比例對混合燃料燃燒特性影響的試驗(yàn)。

3)不同含碳固體燃料按一定比例混合后通過另一根一次風(fēng)粉管送入爐內(nèi)燃燒，完成不同含碳固體燃料爐外混合比例對混合燃料燃燒特性影響的試驗(yàn)。