[實用新型]流化床內(nèi)大顆粒燃料燃盡時間的測試設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520325812.3
• 申請日: 2015-05-20
• 公開（公告）號: CN204594824U
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李金晶;龔鵬;李戰(zhàn)國;趙振寧;張清峰
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力科學研究院有限責任公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及燃料燃燒技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種流化床內(nèi)大顆粒燃料燃盡時間的測試設(shè)備。

背景技術(shù)

流化床鍋爐是近二十多年發(fā)展起來的一項清潔煤燃燒技術(shù)，包括：沸騰燃燒(鼓泡床)鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐，其中循環(huán)流化床鍋爐是利用循環(huán)流化床(Circulating?Fluidized?Bed)反應器原理，燃燒煤和其他劣質(zhì)燃料的鍋爐，廣泛應用于工業(yè)供蒸汽和火力發(fā)電領(lǐng)域，在環(huán)境保護和污染物綜合治理方面具有突出優(yōu)勢。圖1是現(xiàn)有的循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，循環(huán)流化床鍋爐包括：爐膛11、分離器12、返料器13、尾部煙道14、除塵器15和引風機16。

由于流化床鍋爐爐膛中貯存有大量的床料，在爐膛內(nèi)形成了較大的通風阻力(稱為床壓)，因此降低流化床鍋爐的床壓可以有效節(jié)省風機能耗。循環(huán)流化床鍋爐的床壓由兩部分組成：一部分是細顆粒床料形成的有效床壓，它主要由爐膛高度和爐內(nèi)傳熱條件決定；另一部分是粗顆粒床料形成的無效床壓，它主要由大顆粒煤的燃盡時間和鍋爐排渣量決定。鍋爐運行中降低床壓主要是指，在滿足大顆粒煤燃盡時間的條件下盡量降低爐膛內(nèi)的無效床壓。流化床鍋爐燃用煤質(zhì)較寬泛，不同煤質(zhì)的燃盡時間差異較大，因此需要根據(jù)大顆粒煤的燃盡時間數(shù)據(jù)來調(diào)整床壓，實現(xiàn)運行優(yōu)化。

目前，一般采取流化床實驗臺進行實驗，以計算大顆粒煤的燃盡時間。流化床實驗臺指的是，在固定容器中加入一定量的固體顆粒，并從容器底部通入氣體或液體，使固體顆粒流化起來的小型實驗裝置。床料是循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)的燃料燃燒后形成的灰顆粒，其中含有一定量的未燃盡碳，顆粒直徑在0至10mm范圍。

下面將介紹兩種現(xiàn)有的計算大顆粒燃料的燃盡時間的方法，以大顆粒煤為例。

1、流化床實驗臺有效直徑為29mm，高300mm，床料為0.315mm至0.63mm(平均粒徑為0.473mm)的石英砂。試驗時，首先將流化床調(diào)整到穩(wěn)定的初始溫度T_b0，穩(wěn)定幾分鐘后,將一定量的煤樣品投放到流化床中去，在設(shè)定的流化風速下，記錄床溫變化，得到T-t曲線(T表示溫度，t表示時間)。由T-t曲線作出dT/dt和d²T/dt²曲線,按Vont?Hoff準則和Taffand&Le?Floch準則求得著火溫度和時間。由此，在已知的溫度下，就可以求得大顆粒煤的燃盡時間。

但是，在實際應用中，燃料是連續(xù)加入流化床中以保持床溫相對穩(wěn)定；上述實驗中采用一次加入燃料，測試床溫發(fā)生變化，在燃燒條件上與實際情況存在差異，實驗所得的大顆粒煤燃盡時間也會偏離實際。

2、流化床實驗臺有效直徑為10cm(如圖2中D所示)，高45cm，床料為平均粒徑200m的石英砂，截面平均氣體流速約6.4cm/s，床層靜止高度為12cm。圖2是現(xiàn)有的流化床試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，該流化床試驗裝置包括：保溫層21(Insulation)、電熱絲22(Heater?Wire)、金屬紗籃23(Gauze?Basket)、熱電偶24(Thermocouple)和轉(zhuǎn)子流量計25(Rotameter)。其中，A表示進入空氣，B表示進入氮氣。

試驗時，預先將流化床加熱到設(shè)定溫度(例如，1023K或1173K)，稱量某一粒度范圍內(nèi)(例如，1.65至2mm，或2.83至3.28mm)的煤顆粒樣品，用金屬紗籃盛裝后放入床內(nèi)，經(jīng)過設(shè)定的加熱時間后通入氮氣停止反應，樣品冷卻至常溫后，將金屬紗籃取出稱量其中的殘余樣品。多次稱量后作出樣品失重量與燃燒時間的關(guān)系曲線，并據(jù)此確定煤顆粒的燃盡時間。

但是，上述方法每次稱量殘余樣品的重量前，需要先在氮氣中冷卻，操作復雜而且無法在線獲得樣品失重的實時變化情況。

實用新型內(nèi)容

本實用新型提供了一種流化床內(nèi)大顆粒燃料燃盡時間的測試設(shè)備，以至少解決現(xiàn)有的計算大顆粒燃料的燃盡時間的方法操作復雜且結(jié)果不夠準確的問題。