二次风温度对回转窑内煤粉燃烧特性影响的研究

回转窑内煤粉燃烧为产品煅烧提供了热源,研究二次风温度对火焰形状、烟气流场及温度分布的影响,可为优化燃烧器的操作参数与结构参数提供依据。本文以一四风道煤粉燃烧器及4 m×60 m的回转窑为对象,应用Fluent软件,研究了以煤粉为燃料,二次风温度分别为1000 K、1250 K、1373 K、1550 K时,回转窑内火焰性能、烟气流场及温度分布情况。结果表明:对给定的四风道煤粉燃烧器,二次风温度为1373 K时,火焰最高温度达到2000K,回转窑内火焰形状成良好的棒槌状,火焰温度分布符合水泥生产的要求。

LBT4.2m×34m篦冷机的第二次改造

LBT4.2 m×34 m篦冷机第一次改造未能实现高效低维护成本的目标。二次改造中,改变了入口固定篦床结构;对灰斗下部电动弧形阀向下漏风的现象进行了治理;安装PTFE与弹簧组合的三维浮动密封防止风室之间窜风;重新"配风",将不同的风量、风压送到不同的区域;窄化了篦床宽度;改变了入口固定篦床三面浇注料形状;新增一个有效内径3.0 m的AQC炉取气管道。改造后,出篦冷机熟料温度降低80℃;吨熟料发电量提高5 kWh;入口不再"堆雪人";篦床两侧基本无"红河";二次风温度提高到1 150℃以上;P·O42.5水泥电耗下降1 kWh。

提高烧成带温度是提高预分解窑效率的核心

熟料的烧成质量取决于烧成带温度及停留时间,烧成带温度高,可大大缩短烧成时间,表现为煅烧能力强。如果燃烧不集中,要达到烧成温度,需要更多的燃料。也就是截面热力强度相同,由于煤粉燃烧速度不同,回转窑煅烧能力也会相差很大,这也是预分解产量计算公式中,同规格的窑用各种公式计算窑的产量不断地低于实际产量的原因。所以,提高预分解窑效率的核心是提高烧成带温度,这就需要有尽量高的二次风温度、较细的煤粉细度、工作良好的燃烧器,再辅以富氧燃烧。

高速煤粉燃烧器内燃烧特性数值模拟及结构优化

高速煤粉燃烧器火焰喷射速度高达60~200 m/s,炉膛内火焰较长,对流换热比例提高,使得炉膛内温度分布均匀,没有传统低速煤粉燃烧器火焰短,炉膛内局部过热和结焦等缺点。笔者以14 MW高速煤粉燃烧器为研究对象,采用数值模拟的方法,研究旋流强度、二次风温度等关键参数对燃烧器内煤粉燃烧的影响,针对燃烧器内煤粉燃烧特点进行结构优化设计。对旋流强度研究结果表明,当旋流强度S=2.2、2.8、3.2及3.7时,燃烧器内回流区形状变化不大,从一次风喷口开始到旋流叶片位置结束,回流区环绕一次风管;最大回流量在一次风喷口附近,距离一次风喷口越远,回流量越小;旋流强度对一次风喷口附近最大回流量影响不大,喷口附近最大回流量均在0.45 kg/s左右,当距喷口超过一定距离(L/H<0.35)时,旋流强度对回流量的影响开始变得明显,表现为旋流强度越大,回流区末端回流量越大,回流区末端回流量最大为0.30 kg/s,最小为0.17 kg/s。研究燃烧器喷口处燃烧状态表明,喷口处火焰旋流强度为0.10~0.28,与入口旋流强度正相关,火焰喷射速度150 m/s,为中等旋流强度的高速旋流火焰;喷口中心区可燃性组分富集,缺氧,燃料和氧气分层分布。当旋流强度提高,喷口中心区可燃性组分浓度降低,CO浓度从11%降低到10%,H2浓度从1.65%降低到1.40%,焦炭浓度从0. 14%降低到0. 11%,喷口边缘O2浓度从13%降低到10%。旋流强度S=3.2和S=3.7时可燃组分和氧气浓度分布变化较小,说明旋流强度提高对燃烧的影响减弱。考察0、100和200℃下二次风温度对燃烧的影响,结果表明,当二次风温度提高,煤粉在燃烧器内的反应时间有所降低,从0.15 s降低到0.11 s,但燃烧器内的煤粉碳转化率提高20%,达到65%。对燃烧器结构进行优化,加入中心风,对比中心风直流和旋流与不加中心风3种状态,结果表明,加入旋流中心风和直流中心风后喷口中心区半径r≤75 mm范围内可燃组分浓度降低,采用直流时由于气流刚性较强,喷口中心区氧气浓度升高,采用旋流中心风对中心区氧浓度影响弱,对可燃组分浓度降低效果优于直流中心风。

基于褐煤掺烧工况的空预器反转改造

褐煤水分大、挥发分高,为了在掺烧褐煤时提高磨煤机出口温度,利用空预器初端传热温差大、末端传热温差小的特点,采取互换两台空预器减速机的方式对其进行空预器反转改造,使锅炉烟气依次对一次风和二次风进行换热。对改造后的相关数据进行分析,结果为:一次风温有所提高,有利于提高磨煤机出力;二次风温度虽有所降低,但不会降低炉膛燃烧率。通过空预器反转改造改造既达到了合理掺配褐煤的目的,又可提高制粉系统的出力,有利于火电厂燃料成本控制。

仿制版SF 2×5推动棒篦冷机升级为史密斯十字棒篦冷机的改造

水泥窑产能提升,仿制版SF 2×5推动棒篦冷机输送能力不足,超负荷运行,故障明显增多,造成水泥窑减产的次数明显增多,严重影响系统正常运行。将篦冷机升级为史密斯十字棒篦冷机后,输送能力大幅提升;设备、工艺运行参数全面优化,二次风温度上升50～100℃,三次风温度上升20～30℃;篦板上面增加复合耐磨板,避免篦板直接磨损,延长篦板的使用寿命,同时有效解决了因篦板短期磨穿而漏料的问题。

解耦燃烧技术在煤粉工业锅炉高速燃烧器中的应用研究

煤粉解耦燃烧降低NO_(x)排放的同时能够保持较高的燃烧效率,但存在着飞灰残碳随着过量空气系数降低而升高的现象,即飞灰含碳量仍超过10%,因此采用数值模拟的方法拓展解耦燃烧在煤粉工业锅炉高速燃烧器中的应用范围。以高速煤粉燃烧器作为研究对象,先从理论上研究焦炭氮集中释放与还原的煤粉解耦低氮燃烧关键技术,再采用数值计算的方法对比10种不同的工况,重点研究二次风温度、旋流强度、二次风过量空气系数等常规参数对燃烧器内燃烧的影响。研究发现:高速煤粉燃烧器解耦燃烧需进一步提高燃烧器内的碳转化率以降低氮氧化物排放,提高旋流强度和二次风温度均有利于提高燃烧器内的碳转化率;当过量空气系数降低时,燃烧器内的还原性气氛增强且碳转化率降低,提高一次风量至15%则燃烧器内碳转化率可达到99%,能够保证焦炭氮快速集中释放。

球团回转窑煤粉燃烧及传热过程的数值模拟

球团回转窑煤粉燃烧状态和燃烧效率是决定球团矿产品质量和生产成本的主要因素,二次风温度对煤粉燃烧及传热过程有显著影响。以φ6 m×40 m回转窑为研究对象,在不同二次风温度条件下考察回转窑火焰性能、烟气流场及温度分布等情况。研究发现:对于给定的回转窑风量,当二次风温度为1 323 K时,火焰性能良好,形状呈现出利于焙烧的棒槌状,火焰辐射高温区域温度可达1 900 K,长度约为10 m,满足球团生产需求;相较于煤粉挥发分的燃烧,窑内残余焦炭燃烧表现出滞后性,且燃烧末端位置与窑内火焰末端位置吻合。因此,在回转窑实际生产中,可通过控制煤粉粒度和固定碳含量,达到调节窑内火焰长度的目的。