實際鍋爐中煤粉燃盡率與飛灰含碳量的預(yù)測

實際鍋爐中煤粉燃盡率與飛灰含碳量的預(yù)測唐良廣鄭楚光趙海波華中科技大學(xué)煤燃燒國家重點實驗室摘要建立了對實際鍋爐煤粉燃盡率與飛灰含碳量預(yù)測的維計算方法，將煤的燃燒特性與鍋爐結(jié)構(gòu)特性相結(jié)合，提出鍋爐煤性與爐性相結(jié)合的計算方法。

　　飛灰含碳量是燃煤鍋爐的個重要指標，直接影響鍋爐的效率，并影響到靜電除塵器的效率和飛灰的綜合利用。對于新安裝鍋爐和需要改變?nèi)剂系腻仩t，往往需要預(yù)鍋爐燃燒不同煤種時將具體煤種與燃燒設(shè)備相聯(lián)系，并通過準確的模擬煤炭粒子燃燒的溫度時間關(guān)系，將煤熱解及揮發(fā)分的燃燒過程與煤燃燒時炭粒的主要異相燃燒過程分開考慮，便可較精確地得到燃料的燃盡率并測量飛灰含碳量。

　　該預(yù)測方法的總的思路是測量燃煤的反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)將煤種參數(shù)與鍋爐參數(shù)輸入計算程序調(diào)整程序的輸入?yún)��?shù)，預(yù)測飛灰含碳量。它是將爐膛從冷灰斗間到爐膛出口分成高度可以變化的若干切片。在切片內(nèi)認為物質(zhì)性質(zhì)相同。切片周壁溫與煙氣溫度不同。切片劃分中燃燒器區(qū)每層次風口劃在層，內(nèi)次風口與上次風口之間可以劃分層次也可以不劃，視兩層近的次風中去，這時次風層噴入量的風量取者之和，溫度取混合以后的溫度，若次風上仰9角度或下傾角度，則將該噴入量的410或如直接進入上層或下層。

　　1.1流動模型動與顆粒同步。柱塞流區(qū)下部為混合區(qū)，認為混合區(qū)存在向下的流動，而且向下流動的煙氣量的多少同進入該層的總煙氣量成正比。混合區(qū)下部為回流區(qū)。混合區(qū)下來的氣體均勻地減少并且轉(zhuǎn)為上行。若回流區(qū)有層，則在回流區(qū)最上層有的下行量轉(zhuǎn)為上行，第層又有的量轉(zhuǎn)為上行，到了回流區(qū)最下層，則只有的量進入并轉(zhuǎn)為上行。為了簡化計算認為回流區(qū)不存在固體顆粒。

　　柱塞流區(qū)1.2輻射模型且認為輻射只沿垂直于各面的方向進行。首先利用氧化碳與水蒸氣的黑度，根據(jù)美國瓦公司由實驗得出的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，計算煙氣含固體顆粒，輻射氣體的黑度，采用類似計算黑度的方法計算氣體域?qū)χ車�壁面向其輻射的吸收系�?shù)，然后計算氣壁間的輻射熱交換氣體向垂直其上下所有氣體域發(fā)生交換，而且氣體域向垂直方向。其上下面方向的輻射模型是建立在實驗基礎(chǔ)上的收稿日期200000.

　　種方法。與目前流行的蒙特卡洛法區(qū)域法比較略顯簡單，但本文建立的程序是為應(yīng)用服務(wù)的，要求較高的計算速度，較少的計算量。實踐證明，該方法有較高的可靠性。

　　1.3燃燒模型焦炭的燃燒是個十分復(fù)雜的物理化學(xué)過程，大多數(shù)研究認為碳與氧反應(yīng)生成，2和0.炭散到炭面氧被炭面吸附；在炭面進行化學(xué)反應(yīng)燃燒產(chǎn)物由炭面解析燃燒產(chǎn)物由炭面向周圍擴散，其中主要過程是氧向炭面擴散和在反應(yīng)面進行燃燒反應(yīng)。整體上炭燃燒速度既與炭面上進行的化學(xué)反應(yīng)本身的速度有關(guān)，也與氧向炭面擴散的速度有關(guān)。

　　顯然炭面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)所需氧量應(yīng)該與擴散氣流向面輸送的氧量相等，即q=Ksps因而煤粉燃盡率的變化率為心，以7組分為例7，25，為7組分焦炭的初始粒徑；5，為7組分初始的焦炭單位質(zhì)量的面積。

　　1.4爐內(nèi)物質(zhì)平衡中間產(chǎn)物，參照目前常用的計算機計算煙氣量的方法。煤的可燃元素，只和3完全燃燒生成CO2，H2O和SO2.煤中的N，O元素貝lJ認為釋放后1.4.2混合區(qū)的物質(zhì)平衡為進入層的氣體總量，則對混合區(qū)的每層列出上述方程，就可以聯(lián)立起來，用求解線性方程的辦法求出各層的1.4.3回流區(qū)的物質(zhì)平衡，的形式存在煙氣中。

　　1.4.1柱塞流區(qū)的物質(zhì)平衡設(shè)在i層釋放的揮發(fā)分為AMv，消耗的焦炭為AMc，若ws，WN，wc，WH，wo分別為揮發(fā)分中S，N，C，H和O的質(zhì)量分數(shù)，則2a中Nii+1為。柱塞流區(qū)1混合區(qū)回流區(qū)1.5爐內(nèi)能量平衡1.5.1爐內(nèi)氣體域的熱平衡層達到熱平衡時，存在下述關(guān)系層能量；么21為揮發(fā)分燃燒放熱量；么，為焦炭燃燒放熱量，么0=4，為焦炭的熱值；AMc為焦炭消耗量；i為煙氣離開i層的焓；0Zi為層氣體向高度方向輻射的能量；0為層氣體與壁面換熱量。

　　變換方程得0.6爪2.14界�；亓髀实恼{(diào)整為混合區(qū)各層的回流率取同值，0.20.5之間。然后可以保持它們的值不變，來預(yù)測其他工況。計算流程采用上式迭代求解各氣體切片的溫度。

　　1.5.2爐內(nèi)壁面之間的熱平衡煙氣與壁面之間的換熱，若忽略對流換熱，則煙氣與壁面之間只有輻射換熱。該量與壁面向工質(zhì)的傳熱量搡相等。

　　為職=，將方程整理成下面的形式8，布。

　　2預(yù)測實例切片的劃分為了體現(xiàn)噴嘴位置的影響，并且為了體現(xiàn)該區(qū)域的混合特性，將次風口與其周圍的次風口劃為層，認為此時注入的空氣溫度為該層內(nèi)次風與次風的質(zhì)量平均值。不與次風臨近的次風口單獨劃為層，次風單獨劃分注入，同樣，溫度采用周圍次風分配入該層的量與次風量的質(zhì)量平均溫度。

　　利用已知工況的試驗結(jié)果對輸入數(shù)據(jù)進行調(diào)整，就是綜合調(diào)整壁面熱阻和回流率，使煙氣溫度分布及燃盡率與已知工況的實測值相符。對于壁面熱阻的調(diào)整根據(jù)熱力計算的標準，壁面等效熱阻在0.725.17爪2.的范圍內(nèi)。在實際調(diào)整中，燃燒器區(qū)取值，其余的取另值，相差煤種應(yīng)用基成分柬=53.46，購1=2.7，wo應(yīng)用基固定碳及揮發(fā)分燃燒器區(qū)下部切片劃分層數(shù)6.

　　燃燒器區(qū)切片劃分層數(shù)6.

　　性與數(shù)學(xué)模型相結(jié)合用于實際鍋爐的計算，并且通過實際鍋爐已知工況的實驗結(jié)果修正計算程序注飛灰含碳量為。1；為切片煙氣溫度，0.為可燃物燃盡率，乃為水冷壁熱流密度，為氧分壓，為煙氣中，2流量煤種燃盡率計算值燃盡率實測值飛灰含碳量計算值飛灰含碳量實測量金竹山萊陽層數(shù)本預(yù)測模型采用的技術(shù)路線是將煤的燃燒特中某些不易確定的輸入?yún)��?shù)，然后運用計算程序就可以預(yù)測其他未知工況。本預(yù)測方法可以預(yù)測燃煤鍋爐的燃盡率與飛灰含碳量。當機組需要更換新煤種或摻燒新煤種時，也可以用本預(yù)測方法對煤種的適應(yīng)性做出預(yù)測以決定取舍。該預(yù)測方法能夠體現(xiàn)煤種的差異，以及鍋爐燃燒器及爐膛鍋爐燃盡率與爐膛出口飛灰含碳量。很好地解決了煤性與爐性的適應(yīng)性問，具有較大的工程實用性。

　　1孫學(xué)信，陳建原。煤粉燃燒物理化學(xué)基礎(chǔ)。武漢華中理工大學(xué)出版社，1991.

　　2陳鴻。煤粉孔隙結(jié)構(gòu)及燃盡動力學(xué)的研究博士學(xué)位論文。武漢華中理工大學(xué)煤燃燒國家重點實驗華中科技大學(xué)學(xué)報稿件要求3文章的關(guān)鍵主關(guān)鍵，而不是文章得以成立的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵。選取的關(guān)鍵詞應(yīng)保證其準確性對主而言和正確性對書寫而言。每篇文章必須給出38個關(guān)鍵詞中英文對照，并分別寫在中英文摘要下方，其順序及個數(shù)應(yīng)致。第個關(guān)鍵詞應(yīng)能體現(xiàn)出文章的學(xué)科分類。

　　首頁頁下注在文章首頁下方應(yīng)注明。收稿日期年月日第作者姓名，性別，出生年，職稱；所在地，單位郵編基金資助項目及項目號。

　　標層次正文層次標應(yīng)簡短明確，各層次序號依次為1.1.1.1等，律左頂格，后空格寫標。若1.1.1后還有小層次，則分別另起行空兩格用4.，汰，數(shù)學(xué)公式由于討論問的需要，在敘述中要引用的公式才編號公式號右頂格，且另行居中；不引用的公式不編號。不編號中。全文公式統(tǒng)連續(xù)編號；定理引理定義推論等也分別統(tǒng)連續(xù)編號。