電站煤粉爐的多相流膜汽節(jié)能減排專業(yè)技術(shù)

1、電站煤粉爐的多相流膜汽節(jié)能 減排技術(shù)作者:日期:電站煤粉爐的多相流膜汽節(jié)能減排技術(shù)國內(nèi)外研究綜述煤炭是我國最主要的能源，有80%的煤炭是通過燃燒被利用的。目前，我國煤炭年產(chǎn)量大約為24億噸，煤炭產(chǎn)量的50%以上是被我國大大小小的電廠或熱電廠所消耗，而這些 電廠中大多數(shù)是一些效率低，煤耗高，污染嚴(yán)重的中小型電廠。因此，如何組織好煤炭的合理燃燒，開發(fā)和推廣高效低污染的燃燒技術(shù)，是直接關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步的重大課題，尤其是在我國提出了“十一五”期間實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排20%的目標(biāo)后，對低效率電站鍋爐的節(jié)能減排技術(shù)的研究就顯得更為重要了。在煤炭燃燒的過程中噴水蒸汽（水）的強(qiáng)化燃燒技術(shù)，即本課題提出的多

2、相流膜汽節(jié)能 減排技術(shù)，經(jīng)過一些專家學(xué)者的研究和實(shí)踐證明， 是一種簡單易行，能提高鍋爐燃燒熱效率， 減少煤耗和降低污染的好方法。噴水蒸汽（水）對燃燒的影響如下：（1）部分碳與水蒸汽反應(yīng)，生成水煤氣。（2）水煤氣反應(yīng)使部分的表面反應(yīng)變成容積反應(yīng)，更能充分利用爐內(nèi)空間。（3）水煤氣反應(yīng)可以形成以氫為活化核心的鏈鎖反應(yīng)，使化學(xué)反應(yīng)速度加快。（4 ）使細(xì)煤粒粘結(jié)，可減少飛灰中可燃物含量，提高燃燒效率并減少污染。（5）含水蒸汽的空氣導(dǎo)熱比干空氣快，可使煤粒局部降溫，從而使灰層裂開或剝落。這些影響對于煤的燃燒起到了積極作用，主要是提高了燃燒效率，減少了機(jī)械不完全燃燒損失和化學(xué)不完全燃燒損失。但是，不能忽視

3、的是在爐膛內(nèi)如果噴水的話會有一定的副作用，如水汽化會吸熱，降低燃燒溫度，同時還會增加排煙熱損失， 而副作用必須控制在允許的范圍內(nèi)。考慮到減少吸熱，爐膛內(nèi)噴水蒸汽比噴水為優(yōu)。由于水蒸汽的分子量小于 CO?和。2分子量，其擴(kuò)散速率較快，故更易于碳反應(yīng)，提高 碳物質(zhì)的消耗速度，避免了析碳現(xiàn)象，減少了煙塵量；同時，噴水或水蒸汽會降低爐膛內(nèi)的溫度，在不影響爐膛內(nèi)燃燒狀況的前提下，溫度的降低可以抑制熱力NOx的生成，從而減輕了對周圍大氣的污染，實(shí)現(xiàn)高效低污染的清潔燃燒。噴水蒸汽（水）強(qiáng)化燃燒技術(shù)在現(xiàn)有 300多臺工業(yè)鍋爐上實(shí)用表明，節(jié)能和環(huán)保效益明 顯。其具體技術(shù)指標(biāo)為：熱效率調(diào)高約5%以上，節(jié)煤約10%

4、以上，煙塵排放量下降 24%，林格曼黑度下降 50%，有害氣體也有所下降。只是國內(nèi)外還沒關(guān)于該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于電站煤 粉爐的報告，但是在這么多工業(yè)鍋爐技術(shù)改造成功的經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)下，我們有理由相信，若把該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于一些效率低，煤耗高，污染嚴(yán)重的中小型電站煤粉鍋爐，其經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益將是非常明顯的。主要研究內(nèi)容1噴入水蒸汽（水） M （kgH2O/kgcoal）值的最佳選擇范圍對于電站鍋爐多相流膜汽節(jié)能減排技術(shù)，其關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)則為水蒸汽（水）M值，M值過大，會使燃燒溫度過低，影響煤的燃燒，甚至?xí)t；M值過小，又有可能起不到使沒強(qiáng)化燃燒、提高燃燒效率的作用。而M值又與燃燒煤種、過量空氣系數(shù)、燃燒條件及本身

5、結(jié)構(gòu)等許多因素有關(guān)，但是要得出M與這四個因素的具體表達(dá)式是相當(dāng)困難的，因此可以通過理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，考慮其主要影響因素，利用熱平衡的方法求得M值，對于工業(yè)層燃爐，有研究表明 M值的范圍為8%-10%，而對于電站煤粉爐，國內(nèi)還沒有這方面的 研究，但可以通過類似的方法求得M值的最佳選擇范圍。2、噴入水蒸汽（水）的配送方式及參數(shù)的選擇水蒸汽（水）噴入爐膛內(nèi)主要是和煤粉顆粒發(fā)生水煤氣反應(yīng)，同時還有擾動空氣動力場的作用以延長煤粉顆粒在爐膛內(nèi)的停留時間，以便煤粉的燃燒完全。為了能使水蒸汽（水） 到達(dá)煤粉最集中的主燃區(qū)以便發(fā)生水煤氣反應(yīng)，同時還要能加強(qiáng)爐膛內(nèi)高溫?zé)煔獾臄_動，就要考慮水蒸汽（水）噴嘴的位置、

6、噴射的角度、噴嘴的射程、流速、壓力、以及主要霧化參 數(shù)對鍋爐效率的影響，從而確定膜汽節(jié)能減排裝置的結(jié)構(gòu)。3、加噴蒸汽后對爐膛溫度的影響水蒸汽（水）噴入爐膛時，射流沿程會吸收熱量，導(dǎo)致局部溫度降低，同時當(dāng)水蒸汽（水） 到達(dá)主燃區(qū)時會與高溫的煤粉發(fā)生水煤氣反應(yīng)，這會使?fàn)t膛主燃區(qū)溫度升高30C -60 C,因此要研究水蒸汽（水）噴入后對整個爐膛溫度場的影響，從而可以分析水蒸汽（水）噴入后 對煤粉燃燒效率的影響。4、加噴水蒸汽（水）后對鍋爐熱效率的影響提高鍋爐熱效率是加噴水蒸汽（水）強(qiáng)化燃燒技術(shù)的主要目的，因此我們可以通過調(diào)節(jié)各種可改變的因素（噴入水蒸汽（水） M值、噴嘴的位置、噴射的角度、噴嘴的射程

7、、流 速、壓力、霧化參數(shù)），測試鍋爐熱效率的變化，從而可以確定選擇怎樣的參數(shù)組合可以最 大限度的提高鍋爐的熱效率，并最終確定膜汽節(jié)能減排裝置的結(jié)構(gòu)。主要創(chuàng)新點(diǎn)、先進(jìn)性1多相流膜汽節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用于效率低，煤耗高，污染嚴(yán)重的中小型電站煤粉鍋爐是該類型鍋爐節(jié)能減排的創(chuàng)新，它大大提高了該類型鍋爐的熱效率，并降低了煙塵類污染物的排放量。2、多相流膜汽節(jié)能減排技術(shù)拓寬了中小型電站煤粉爐節(jié)能減排改造的途徑，尤其在我國提出了“十一五”期間節(jié)能降耗20%的背景下，一些中小型電廠可以選擇這種技術(shù)進(jìn)行煤粉爐的改造。3、國內(nèi)尚未出現(xiàn)利用該原理對電站煤粉爐進(jìn)行綜合改造的項(xiàng)目，屬于原創(chuàng)型技術(shù)，市場應(yīng) 用前景廣闊。研究方法和技術(shù)路線1研究方法本項(xiàng)目的研究方法是以前期的理論分析以及結(jié)構(gòu)設(shè)計為主導(dǎo)，后期主要結(jié)合現(xiàn)場電站鍋爐的膜汽節(jié)能減排技術(shù)的改造，改變各種主要的技術(shù)參數(shù)，然后可測定爐膛的溫度場，通過鍋爐 的運(yùn)行狀況計算出鍋爐的熱效率，可以得出一組甚至多組比較理想的技術(shù)參數(shù)的組合，然后就可以改進(jìn)膜汽裝置的結(jié)構(gòu)，最終得出更為優(yōu)化的膜汽裝置的設(shè)計。2、研究技術(shù)路線主要技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目研究的主體目標(biāo)為： 通過實(shí)施期的理論和實(shí)踐改造研究， 開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán) 的電站煤粉鍋爐的多相流膜汽節(jié)能減排技術(shù)，并應(yīng)用于具體的電站鍋爐， 實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，開創(chuàng)中小型電站鍋爐節(jié)能減排的新方法。其主要技術(shù)指標(biāo)為：（1）膜