水煤漿在鍋爐上穩(wěn)定燃燒所需要的幾個(gè)條件

馮志丹

[摘 要]水煤漿是一種可以替代油、煤的新型燃料,熱值相當(dāng)于油的一半,價(jià)格卻是油的1/5,所以是近些年燃料研究的主要方向。但因?yàn)樗簼{不易著火和穩(wěn)定燃燒,成為制約水煤漿發(fā)展的主要原因。本文介紹的就是怎樣使水煤漿穩(wěn)定燃燒,以及穩(wěn)定燃燒所需要的幾個(gè)條件。

[關(guān)鍵詞]水煤漿;穩(wěn)定燃燒;需要的條件

一、前言

水煤漿是70年代發(fā)展起來(lái)的一種煤基清潔代油、代煤的新型燃料。它由70%左右的煤,30%水及少量化學(xué)添加劑制成,是一種漿體燃料。熱效率達(dá)82%,熱值相當(dāng)于燃料油的一半,價(jià)格卻是柴油的1/5,它可以像油一樣泵送、霧化、貯存和穩(wěn)定燃燒。可代替燃料油用于鍋爐、電站、工業(yè)爐和窯爐,用于代替煤炭燃用,具有燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)整便利、減少環(huán)境污染、改善勞動(dòng)條件和節(jié)省用煤等優(yōu)點(diǎn)。水煤漿中因?yàn)楹?0%的水,所以著火和穩(wěn)定燃燒困難,要使其穩(wěn)定燃燒必須具備高溫爐膛、專(zhuān)用燃燒器、合理的配風(fēng)等幾個(gè)主要條件。

二、布置高溫爐膛

1.爐膛內(nèi)保持高溫是水煤漿穩(wěn)定燃燒的重要條件,水煤漿在爐內(nèi)吸熱主要取決于爐內(nèi)高溫?zé)煔獾妮椛錈帷Ｒ纬筛邷剌椛錈?首先,爐膛前墻就要用耐火磚和耐火混凝土砌筑,并將框架砌筑在里面,以便安裝燃燒器和除灰門(mén)。

2.布置擋火墻。擋火墻布置在爐膛的2/3處,作用是改變煙氣流動(dòng)方向,給煙氣一個(gè)緩沖,使其增加在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間,從而使?fàn)t膛內(nèi)保持高溫,讓水煤漿持續(xù)燃燒并燃燼。而水煤漿燃燒所提供的高溫又使?fàn)t膛持續(xù)增溫,如此形成良性循環(huán)。擋火墻還能將煙氣溫度反射到前墻,增加前墻區(qū)域溫度,增加著火溫度使其更易燃。

3.設(shè)置衛(wèi)燃帶。敷設(shè)衛(wèi)燃帶的目的是提高燃燒區(qū)域溫度,幫助燃料著火,穩(wěn)定燃燒。但如果衛(wèi)燃帶敷設(shè)面積過(guò)大,爐膛內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦,而如果面積過(guò)小又起不到提高溫度的目的,所以衛(wèi)燃帶的敷設(shè)要合理。

衛(wèi)燃帶面積應(yīng)按下列公式進(jìn)行計(jì)算:

F=0.2H(a+b)ψζφ

式中:H——爐膛輻射受熱面高m;a——爐深m;b——爐寬m;ψ——爐膛污染程度系數(shù);ζ——燃燒器結(jié)構(gòu)布置修正系數(shù);φ——綜合因子。

衛(wèi)燃帶的位置在爐膛前部部分水冷壁處敷設(shè),目的是防止水冷壁中水循環(huán)吸收熱量,提高著火溫度,使水煤漿中水分迅速蒸發(fā)。

衛(wèi)燃帶敷設(shè)材料選用耐火隔熱涂料。

三、選用水煤漿專(zhuān)用燃燒器

要使水煤漿穩(wěn)定燃燒要選用專(zhuān)用全自動(dòng)燃燒器,具有下列特點(diǎn)和功能:

1.具有一、二次風(fēng)比例可調(diào),旋流強(qiáng)度可調(diào)功能。是一種軸向葉片調(diào)風(fēng)器,可以有效供給燃燒的風(fēng)量并在穩(wěn)熱器內(nèi)形成合適的回流區(qū),從而保證水煤漿的著火和穩(wěn)定高效燃燒。

2.具備穩(wěn)熱器。可將點(diǎn)火器的熱能吸收存儲(chǔ),作為點(diǎn)燃水煤漿的穩(wěn)定熱源,可縮短點(diǎn)火時(shí)間,穩(wěn)熱源采用縮放噴口的形式,收縮噴口可以提高出口處旋流強(qiáng)度、強(qiáng)化混合,擴(kuò)放段可以使旋轉(zhuǎn)射流得到有效加強(qiáng)。

3.具備高能點(diǎn)火器,輕油點(diǎn)火槍和大火油槍。

4.采用進(jìn)口燃油燃燒器專(zhuān)用油泵,進(jìn)口電磁閥。

5.具有點(diǎn)火槍、油槍自動(dòng)進(jìn)退功能;

6.具有燃輕油介質(zhì)霧化功能;

7.霧化介質(zhì)及水煤漿采用氣動(dòng)球閥;

8.采用多級(jí)撞擊式霧化噴嘴,并使用嵌入式縫隙式噴口,使霧化效果更好;

9.具有在線(xiàn)自動(dòng)清洗水煤漿漿槍及噴嘴的功能;

四、合理的配風(fēng)

合理的配風(fēng)體現(xiàn)在鼓、引風(fēng)機(jī)的選擇。

1.鼓風(fēng)機(jī)的選擇:鼓風(fēng)機(jī)提供水煤漿燃燒所需的氧氣,風(fēng)量的選取應(yīng)與鍋爐出力匹配,一般1t/h鍋爐需1 200～1 500m3/h的空氣量。氣壓根據(jù)不同的調(diào)風(fēng)器阻力選配,一般旋流式調(diào)風(fēng)器,阻力約為1 200～1 500Pa。同時(shí)根據(jù)一、二次風(fēng)的不同風(fēng)量比例進(jìn)行選擇,減少大氣污染。

2.引風(fēng)機(jī)的選擇:引風(fēng)機(jī)主要是保證爐膛內(nèi)的負(fù)壓燃燒。它的流量與壓頭也應(yīng)與整個(gè)燃燒產(chǎn)物和需要克服的阻力相匹配。在任一負(fù)荷下,保證爐膛負(fù)壓穩(wěn)定在10～30Pa。

五、預(yù)燃室燃燒技術(shù)

所謂預(yù)燃室技術(shù)就是使水煤漿先在一個(gè)容積比較小的絕熱燃燒室內(nèi)點(diǎn)燃,然后使穩(wěn)定火焰噴入爐膛繼續(xù)燃燒和燃盡。水煤漿燃燒時(shí)氣流溫度的提高,將明顯提高水煤漿中固定碳的燃燒速度。如在1 400℃的氣流環(huán)境下,固定碳的燃燒速度約為1 000℃氣流環(huán)境下固定碳燃燒速度的2倍;另外在較高的輻射熱流中,隨著揮發(fā)物迅速析出和燃燒,有些煤漿滴經(jīng)水分蒸發(fā)后形成的煤胞團(tuán)會(huì)發(fā)生爆裂,分裂為幾塊,這有利于水煤漿燃盡。預(yù)燃室技術(shù)是特別適用在無(wú)熱風(fēng)條件下實(shí)現(xiàn)水煤漿穩(wěn)定燃燒的有效方法。

六、液態(tài)排渣技術(shù)

立式液態(tài)排渣旋風(fēng)燃燒室技術(shù),利用煤中灰分的熔融特性,使煤漿霧炬在高溫下迅速著火燃燒并燃盡,達(dá)到高強(qiáng)度燃燒;同時(shí)把煤中70%～80%的灰分以液態(tài)方式排出,達(dá)到脫灰的目的,這也是減少負(fù)荷下降的一項(xiàng)技術(shù)。

七、爐底風(fēng)特殊清灰射流技術(shù)

該技術(shù)對(duì)難于改成斜冷灰斗的平底油爐改燒水煤漿尤為適用,不但成功地解決了爐內(nèi)清灰問(wèn)題,同時(shí)也提高了鍋爐的燃燒效率。□

(編輯/永安)