携带流反应器用煤粉燃烧器的设计应遵循以下几条原则:
(1)正确选择喷煤机型式,保证煤粉及时着火以及燃烧的稳定性。通过考察携带流反应器中相关气体组分(O2,CO及CO2)的稳定性,判断反应器燃烧是否稳定。
(2)正确选择一、二次风量及其比例,以及组织好它们之间的混合,对促进煤粉气流的稳定燃烧有重要影响。从促进着火的角度讲,一次风量的比例不宜过大,否则不利于一次风煤粉稳定着火;二次风应该在一次风煤粉气流已经着火后混入,过早的将二次风与一次风混合等于增加一次风量。但是从促进混合的角度讲,在着火前,一次风与二次风的风温较低,体积较小,在燃烧器出口附近气流速度高,比较容易组织混合;而在着火以后,温度升高,烟气体积膨胀,粘度升高,这时气流速度又已经降低,二次风和一次风的混合比着火前困难得多。因此,只要不影响着火,使部分二次风和一次风在着火前混合也是有好处的。针对干燥无灰基挥发分含量大于40%的煤种,可以考虑二次风在一次风着火前进行混合。
(3)正确选择炉膛出口过量空气系数,保证足够的空气量实现完全燃烧。如果过量空气系数太低,则在燃尽区的氧浓度将很低,这将使燃尽过程拖得很长。但是,过量空气系数也不能太大,因为随着过量空气的增加,将使得燃烧温度降低,从而使燃烧过程减慢。因此,通过控制一、二次风量进而控制过量空气系数也会影响着炉膛的组织燃烧。
(4)合理布置一、二次风位置,营造局部还原性氛围,为低NOx燃烧器减排氮氧化物创造条件。
(5)合理组织燃烧,促进一次风与二次风的混合,保证炉膛出口较高的煤粉燃尽率。相比于旋流煤粉燃烧器等其他燃烧器,直流煤粉燃烧器一次风射流刚性强,二次风与一次风煤粉的混合推迟,炉膛内部局部温度下降,在炉膛尺寸一定的条件下,炭燃尽率会下降。因此,针对携带流反应器而言,采用直流煤粉燃烧器适当提高煤粉细度,改 善煤粉颗粒分布均匀性,改 善燃料与空气的混合。对于低阶煤,二次风提前与一次风的充分混合,有利于着火提前,延长煤粉着火后在炉膛内部的停留时间,进而改 善煤粉的燃尽效果。
综上所述得到的结论如下:
(1)一次风喷口采用扩口结构,可以加速混合区域湍流动能的衰减,促进煤粉气流喷入炉膛后流动的加速稳定。
(2)(随着对冲二次风的加入,煤粉燃烧稳定性增强,着火提前。随着二次风混入位置与一次风喷口距离的增加,虽然对着火位置的影响不大,但会促进氧量的加速消耗,使煤粉燃尽时间缩短。
(3)通过煤粉燃烧器结构优化,氮氧化物排放降低,但因为二次风混入过早,仍然较常规四角切圆直流燃烧器煤粉锅炉中的NOx排放值略高。
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