電站煤粉爐的多相流膜汽節(jié)能減排技術(shù)

1、電站煤粉爐的多相流膜汽節(jié)能減排技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究綜述煤炭是我國(guó)最主要的能源，有 80%的煤炭是通過(guò)燃燒被利用的。目前，我國(guó)煤炭年產(chǎn)如何組織好煤炭的合量大約為 24 億噸，煤炭產(chǎn)量的 50%以上是被我國(guó)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， 理燃燒， 開(kāi)發(fā)和推廣高效低污染的燃燒技術(shù)， 是直接關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重大20%的目標(biāo)后，對(duì)低效率電站鍋課題，尤其是在我國(guó)提出了“十一五”期間實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排 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(guò)程中噴水蒸汽 （水） 的強(qiáng)化燃燒技術(shù)， 即本課題提出的多相流膜汽節(jié)能 減排技術(shù)，

2、經(jīng)過(guò)一些專(zhuān)家學(xué)者的研究和實(shí)踐證明， 是一種簡(jiǎn)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(duì)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(kāi)或剝落。 這些影響對(duì)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，不能忽視的是在爐膛

3、內(nèi)如果噴水的話會(huì)有一定的副作用，如水汽化會(huì)吸熱，降低燃燒溫度，同時(shí)還會(huì)增加排煙熱損失，而副作用必須控制在允許的范圍內(nèi)?？紤]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 CO2和02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(shí)， 噴水或水蒸汽會(huì)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N0x 的生成，從而減輕了對(duì)周?chē)髿獾奈廴?，?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(tái)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%以

4、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(guó)內(nèi)外還沒(méi)關(guān)于該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于電站煤粉爐的報(bào)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?jī)?nèi)容1、噴入水蒸汽（水） M （kgH 2O/kgcoal ）值的最佳選擇范圍對(duì)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(guò)大，會(huì)使燃燒溫度過(guò)低，影響煤的燃燒，甚至?xí)t；M 值過(guò)小，又有可能起不到使沒(méi)強(qiáng)化燃燒、提高燃燒效率的作用。而 M 值又與燃燒煤種、過(guò)量空氣

5、系數(shù)、燃燒條件及本身結(jié)構(gòu)等許多因素有關(guān),但是要得出 M 與這四個(gè)因素的具體表達(dá)式是相當(dāng)困難的,因此可以通過(guò)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(duì)于工業(yè)層燃爐,有研究表明 M 值的范圍為 8%-10% ,而對(duì)于電站煤粉爐,國(guó)內(nèi)還沒(méi)有這方面的研究,但可以通過(guò)類(lèi)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(shí)還有擾動(dòng)空氣動(dòng)力場(chǎng)的作用以延長(zhǎng)煤粉顆粒在爐膛內(nèi)的停留時(shí)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(shí)還要能加強(qiáng)爐膛內(nèi)高溫?zé)煔獾臄_動(dòng),

6、 就要考慮水蒸汽（水）噴嘴的位置、噴射的角度、噴嘴的射程、流速、壓力、以及主要霧化參 數(shù)對(duì)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(duì)爐膛溫度的影響30C -60 C,因水蒸汽（水）噴入爐膛時(shí)， 射流沿程會(huì)吸收熱量， 導(dǎo)致局部溫度降低， 同時(shí)當(dāng)水蒸汽 （水） 到達(dá)主燃區(qū)時(shí)會(huì)與高溫的煤粉發(fā)生水煤氣反應(yīng)，這會(huì)使?fàn)t膛主燃區(qū)溫度升高 此要研究水蒸汽（水）噴入后對(duì)整個(gè)爐膛溫度場(chǎng)的影響，從而可以分析水蒸汽（水）噴入后 對(duì)煤粉燃燒效率的影響。4、加噴水蒸汽（水）后對(duì)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(guò)調(diào)節(jié) 各種可改變的因素（噴入水

7、蒸汽（水） M 值、噴嘴的位置、噴射的角度、噴嘴的射程、流 速、壓力、霧化參數(shù)） ,測(cè)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?jiǎng)?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(lèi)型鍋爐節(jié)能減排的創(chuàng)新， 它大大提高了該類(lèi)型鍋爐的熱效率， 并降低了煙塵類(lèi)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(guó)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(guó)內(nèi)尚未出現(xiàn)利用該原理對(duì)電站

8、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(chǎng)應(yīng) 用前景廣闊。研究方法和技術(shù)路線1研究方法后期主要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)電站鍋爐的本項(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(jì)為主導(dǎo), 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(cè)定爐膛的溫度場(chǎng)，通過(guò)鍋爐然后的運(yùn)行狀況計(jì)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, 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(jì)。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(guò)實(shí)施期的理論和實(shí)踐改造研究， 開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)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(kāi)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